Een internationaal team van onderzoekers van het Institute for Molecular Science in Japan en het Max Planck Institute of Biophysics in Duitsland heeft een ionentransportmechanisme van natrium/proton-antiporter onthuld door de beweging ervan te simuleren. Op basis van de simulaties, ze hebben een snellere transporter ontworpen door een mutatie aan te brengen op de "poort" van de transporter.

Na+/H+-antiporters wisselen natriumionen en protonen uit over het celmembraan om de pH te regelen, ionenconcentraties en celvolume, die verband houdt met een breed spectrum van ziekten, van hartfalen tot autisme. Op basis van de simulaties hebben onderzoekers nu een snellere Na+/H+-antiporter ontworpen.

Een internationaal team van onderzoekers, universitair hoofddocent Kei-ichi Okazaki aan het Instituut voor Moleculaire Wetenschappen en groepen professoren Gerhard Hummer en Werner Kühlbrandt aan het Max Planck Instituut voor Biofysica, hebben een ionentransportmechanisme van de archaea Na . beschreven ⁺ /H ⁺ antiporter PaNhaP in atomair detail met behulp van moleculaire dynamica-simulaties. Op basis van de simulaties, ze ontdekten een paar residuen die dienen als een poort naar de ionenbindingsplaats. Verder, ze ontdekten dat een mutatie die de poort verzwakt, de transporter twee keer zo snel maakt als het wildtype. Het werk is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 15 april 2019.

"Het was verrassend dat de mutatie de transporter sneller maakt, "Zegt Okazaki. "De versnelling suggereert dat de poort de concurrerende eisen van betrouwbaarheid en efficiëntie in evenwicht brengt." De poort werd ontdekt door middel van simulaties waarin ze een methode toepasten die transitiepadsampling wordt genoemd om de enorme tijdschaalkloof tussen secondenschaal te overbruggen. ionenuitwisseling en simulaties van microseconden De simulaties legden de ionentransporterende gebeurtenissen vast, wat niet mogelijk is met conventionele simulaties.

"We willen de ontwerpprincipes van transporteurs begrijpen, hoe ze hun substraten herkennen en hoe ze transportsnelheden regelen, " Zegt Okazaki. "Deze mechanistische inzichten kunnen helpen bij het ontwikkelen van medicijnen om transportergerelateerde ziekten in de toekomst te genezen."