Koreaanse onderzoekers hebben de interacties van de combinanten tussen calciumkanaaleiwitten in zenuw- en hartcellen geïdentificeerd. Het resultaat opende een nieuwe weg voor het ontwikkelen van behandelingen voor hoge bloeddruk en hersenziekten.

Een onderzoeksteam onder leiding van DGIST-professor Byung-Chang Suh van de afdeling Hersenen en Cognitieve Wetenschappen heeft in realtime de interactie van calciumkanaalcomplexen in zenuw- en hartcellen in cellen waargenomen en geïdentificeerd.

Calciumkanaalcomplexen bestaan ​​uit alfa 1 (α1), bèta (β), en alfa 2 gamma (α2δ) subeenheden, die een belangrijke rol spelen voor calciumkanalen om de instroom van calciumionen in cellen te regelen. Ondanks de inspanningen van veel wetenschappers om de interacties van complexen te identificeren en te analyseren, er zijn tot nu toe geen significante onderzoeksresultaten geboekt vanwege problemen om ze in realtime te verifiëren.

Het onderzoeksteam van professor Suh heeft eerst de 'Rapamycin-inducible FKBP-FRB dimerization technology' aangepast en toegepast, het induceren van calciumkanaal-β-subeenheden om naar organel te gaan, een gespecialiseerde subeenheid in een celmembraan, mitochondriën, of een endoplasmatisch reticulum, om een ​​omgeving te creëren die door de ogen in realtime kan worden waargenomen. Met behulp van de patch-klem, het team kon niet alleen de interacties tussen verschillende subeenheden binnen calciumkanalen identificeren, maar ook tussen subeenheden die niet eerder konden worden onderzocht.

β-subeenheid wordt stabiel gecombineerd met α1-subeenheid als het op zichzelf tot expressie wordt gebracht in een calciumkanaal. Echter, als er meer dan 2 β subeenheden van verschillende typen bestaan ​​binnen hetzelfde kanaal, β subeenheden van de bestaande α1 en β gecombineerde subeenheden worden vervangen door een andere enkele β subeenheid als gevolg van concurrentie tussen β subeenheden, stabiliteit verminderen. Dat heeft het onderzoeksteam vastgesteld.

Dit wordt beschouwd als het openen van een nieuwe horizon in het gerelateerde onderzoek door in realtime de dynamische combinatie van α1- en β-subeenheden in het calciumkanaal van een levende cel te observeren als gevolg van de concurrentie van subeenheden. In aanvulling, een dergelijke interactie tussen subeenheden betekent een nauwkeurigere controle van de calciumionenstroom in cellen, waaruit het belang van de nauwe interactie tussen subeenheden blijkt.

Verder, de onderzoekers ontdekten ook nieuwe fenomenen die werden veroorzaakt door de interacties van subeenheden, zoals een afname van de calciuminstroom in een kanaal veroorzaakt door de scheiding van α1 en β gecombineerde subeenheden, afname van de kanaalblokkeringssnelheid, en verminderde activiteit van calciumkanalen veroorzaakt door het fosfatide van het celmembraan.

Professor Byung-Chang Suh zei:"Aangezien dit onderzoek werd uitgevoerd op zenuw- en hartcellen, het zal naar verwachting een pad openen voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor hoge bloeddruk en verschillende hersenziekten. De onderzoekstechniek die in dit onderzoek wordt gebruikt, zal naar verwachting ook grote invloed hebben op het onderzoek van verschillende eiwitten in cellen die interacties tussen eiwitten hebben".

Deze studie is gepubliceerd in het laatste nummer van een wereldberoemd internationaal tijdschrift, Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).