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天龙八部sf研究表明为什么麻醉药会阻止细胞的助行器前进

就像扳手会挡住齿轮一样,普通的麻醉剂可以防止细胞内的运动蛋白运动。这不一定是一件坏事,但是到目前为止,如何运作一直是个谜。赖斯理论生物物理中心(CTBP)的研究人员详细介绍了这种机制,该机制可使异丙酚(注射的普通麻醉剂在手术前将您击倒),阻止驱动蛋白的移动,所述蛋白通过微管传递至细胞远处。

赖斯物理学家和CTBP联合主任JoséOnuchic说,该药对驱动蛋白的作用是已知的,但作用机理尚不清楚。在丙泊酚存在下对该蛋白质的计算模拟清楚地表明了该蛋白质在哪里与驱动蛋白结合以及如何破坏驱动蛋白的功能。

前赖斯博士后研究员比曼领导这项研究的奥努奇奇说:“细胞中的许多东西都受微管和运动蛋白的调节,包括有丝分裂以及细胞器和小泡的运输,因此,了解它们的工作原理很重要。”贾纳(Jana),现为印度科学栽培协会化学科学副教授,贾达夫普尔(Jadavpur),伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的生物科学教授苏珊·吉尔伯特(Susan Gilbert)。

Jana建议,对这种机制的理解表明,那些相同的结合口袋可用于其他疗法。他说:“这项研究为驱动蛋白运动蛋白相关疾病的治疗开辟了广阔的前景。”

Jana说:“现在我们对驱动蛋白的重要区域有了更充分的信心,我们可以在这些区域中寻找更多的小分子结合剂。” “这将有助于发现更好的麻醉剂并治疗与驱动蛋白有关的几种疾病。”

该研究发表在美国国家科学院院刊上。

研究人员知道,异丙酚在诱导麻醉时会影响体内的许多蛋白质,因此他们怀疑驱动蛋白的抑制作用可能有助于麻醉剂对记忆和意识的影响。

激肽是在1985年首次在鱿鱼中发现的,但现在人类中有45种已知的激肽,其中有38种在大脑中,有20种在细胞中调节运输。这些实际上沿微管大约需要100步。它们的蛋白质头(起着脚的作用)由来自ATP的化学能提供动力,当它结合到前导头上时,它就可以推动尾随头向前运动。随着尾端的前进,它成为前导头,释放ADP并抓住微管。

Onuchic说,当两个头都在微管上(步行周期的正常阶段)时,重要的是,ATP不要与前导头保持结合。如果发生这种情况,ATP可以在两个头部中水解,促使驱动蛋白从微管中释放出来,从而停止其运动。异丙酚的结合最多可缩短60%的“游程长度”。

奥努奇奇说:“像我们一样,他们总是必须至少有一只脚踩在地面上。” “当两个头解除绑定时,这将破坏该过程。”

模拟显示,异丙酚分子会通过在两个位置之一与前导头的结合而干扰,这两个位置要么靠近调节行走头之间通讯的颈部连接器,要么靠近它与微管结合的位置。这会减弱其抓地力和对颈部连接器的拉力,从而导致前导头结合ATP,而两个头都与微管结合。结合在两个头上的ATP可能会导致两者水解,然后释放驱动蛋白。

研究人员在模拟中发现,异丙酚与拖尾头结合后,对驱动蛋白的正常运作没有直接影响。他们还将丙泊酚的模型换成了氟泊酚,后者是一种氟化物代替羟基的衍生物分子,发现它不影响驱动蛋白的功能,表明丙泊酚中氢键的重要性。

Jana说:“根据我们以前与神经退行性疾病有关的驱动蛋白的经验,我们知道驱动蛋白的重要功能及其相互作用的重要区域。” “但是,在完全相同的区域中发现异丙酚结合口袋是令人惊喜的,因为它加强了我们的主张。”

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