Die Energielandschaft Der Ionen-Kanäle Offenbart, Die Durch Computer-Simulationen

Ionenkanäle sind wichtige Angriffspunkte. Ein team junger Forscher um die pharmakologin Anna Stary-Weinzinger von der Abteilung für Pharmakologie und Toxikologie, Universität Wien untersucht die öffnung und Schließung-Mechanismen dieser Kanäle: zum ersten mal die vollständige Energielandschaft ein so großes protein (> 400 Aminosäuren) konnte berechnet werden, im atomaren detail. Die Wissenschaftler identifizierten eine Aminosäure, die spielt eine wichtige Rolle für den übergang zwischen offenem und geschlossenem Zustand. Die zeitaufwändige Berechnungen wurden mit dem high-performance-computer-cluster (VSC), dem derzeit schnellsten computer in österreich. Vor kurzem wurden die Ergebnisse, veröffentlicht in PLOS Computational Biology.

Jede Zelle unseres Körpers ist getrennt von seiner Umwelt durch eine lipid-bilayer. Um Ihre biologische Funktion und transduce Signale, spezielle Proteine, sogenannte Ionenkanäle, sind in die Membran eingebettet. Anna Stary-Weinzinger und Tobias Linder von der Universität Wien und Bert de Groot am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen identifiziert eine Schlüssel-Aminosäure (Phenylalanin 114), die spielt eine wesentliche Rolle für die öffnung und Schließung dieser Ionenkanäle. Eine Konformationsänderung von Phenylalanin löst das öffnen der Kanäle.

„Diese Proteine sind hoch selektiv, Sie können unterscheiden zwischen verschiedenen Ionen wie Natrium, Kalium oder Chlorid und ermöglichen ion flux-raten von bis zu 100 Millionen Ionen pro Sekunde“, erklärt Stary-Weinzinger, Leiterin des Forschungsprojekt und postdoc am Department für Pharmakologie und Toxikologie der Universität Wien. „Dieser molekulare Schalter regulieren Körper zahlreiche essentielle Funktionen wie die Weiterleitung von Nervensignalen, Verordnungen, die von den Herz-Rhythmus oder die Ausschüttung von Neurotransmittern. Leichte änderungen in der Funktion, hervorgerufen durch Austausch einzelner Aminosäuren führen zu schweren Erkrankungen wie Herzrhythmusstörungen, Migräne, diabetes oder Krebs.“

Kenntnis der Ionen-Kanal-Funktion bietet die Grundlage für bessere Medikamente

Ionenkanäle sind wichtige Angriffspunkte. 10 Prozent der aktuellen Pharma-Ziel-Ionen-Kanäle. Ein detailliertes Verständnis dieser Proteine ist daher essentiell für die Entwicklung von Medikamenten mit verbesserter nutzen-Risiko-profile. Eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von Medikamenten ist ein detailliertes wissen über die funktionellen Mechanismen dieser Kanäle. Es gibt jedoch noch viele offene Fragen

Die Energielandschaft Der Ionen-Kanäle Offenbart, Die Durch Computer-Simulationen

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