Моделирование предсказывает загадочные биологические процессы
Исследовательская группа Люси Делемотт, доцента вычислительной биофизики в Королевском технологическом институте KTH в Стокгольме, Швеция, сосредоточена на понимании функции ионных каналов в клеточных мембранах. Для этого команда использует компьютерное моделирование на высокопроизводительных компьютерах, чтобы помочь смоделировать ионные каналы, образованные белковыми молекулами, которые охватывают клеточную мембрану. Потенциалзависимые ионные каналы, такие как ионные каналы натрия или калия, активируются разностью потенциалов между внеклеточным матриксом и цитоплазмой клетки. При активации они открывают свои поры и позволяют обмениваться ионами между двумя сторонами мембраны, что запускает электрический сигнал.
В мышечных или нервных клетках — так называемых электрически возбудимых клетках — перенос ионов вызывает сокращение мышц и позволяет нам думать или мечтать, объясняет Делемотт. «Если функция этих каналов нарушена генетическими мутациями, это может привести, например, к эпилепсии или мышечному параличу». Чтобы иметь возможность эффективно лечить такие заболевания, важно знать процессы, происходящие в ионных каналах. Лучшее знание того, как они функционируют, помогает персонализировать лечение пациентов и, прежде всего, уменьшить побочные эффекты лекарств.
Как именно эти ионные каналы открывают свои поры, позволяя проходить ионам или активным веществам, еще не до конца понятно. Однако ясно, что ионы натрия и калия или активные вещества могут проходить через ионные каналы только в том случае, если их поры гидратированы. Если они обезвожены, ионный обмен предотвращается. До сих пор предполагалось, что поры гидратируются, когда их диаметр велик, и обезвоживаются, когда поры узкие. «На самом деле ситуация гораздо сложнее, — говорит ученый. У вас также может быть широкая пора, которая не гидратирована, если химическая природа пор гидрофобна.
Ключевая роль молекул воды
Ученые экспериментально исследуют эти каналы с помощью кристаллографии или криоэлектронной микроскопии. Это дает нам хорошее представление о том, как устроены эти каналы, — говорит Делемотт. Однако, как молекулы воды в ионных каналах влияют на их функцию, нелегко наблюдать в эксперименте. Чтобы исследовать это, команда использовала моделирование молекулярной динамики на Piz Daint. Результаты недавно были опубликованы в журнале Biophysical Journal. На Пиз Дэйнт, доктор философии. Студент из команды Delemotte, Кушик Чоудхури, смоделировал предположительно открытую структуру ионного канала бактерии, как она была описана на основе экспериментов. Бактериальные каналы состоят из меньшего количества аминокислот и поэтому проще, чем каналы эукариот, и их проще моделировать. У этой бактерии каналы снабжены цепочками аминокислот, выстроенными в специфическую структуру — так называемую альфа-спираль. Однако, к удивлению исследователей, моделирование показало, что в описанной модели поры не открыты и не проницаемы для ионов, а закрыты.
К счастью, особое обстоятельство помогло исследователям понять, что заставляет клетку казаться проницаемой: для ускорения моделирования исследователи увеличили мембранный потенциал в пять-десять раз выше того, что обнаруживается в реальности или возможно в экспериментах. Из-за необычно высокого напряжения поля они случайно наткнулись на конформационное изменение белковой цепи, образующей пору ионного канала. При моделировании исследователи смогли наблюдать, как в определенной альфа-спирали спонтанно образовался излом, который привел к разрыву водородных связей и образованию другой структуры, известной как альфа-спираль. Вращение конца белка к излому затем в конечном итоге привело к тому, что полярная аминокислота аспарагин на конце спирали ориентировалась в сторону поры, и произошла спонтанная гидратация поры способом, совместимым с ионной проводимостью. Следуя этому наблюдению, команда Делемотта разработала альфа-модель. Структура альфа-спирали менее стабильна и может существовать только в том случае, если стабилизирующая энергия поступает откуда-то еще, говорит Делемотт. И вскоре альфа-модель исследователей показала, что вращение альфа-спирали с аспарагином по направлению к поре обеспечивает стабильный ионный обмен. Они пришли к выводу, что этот процесс вызывает гидратацию и, в конечном итоге, открытие пор.
Белок аспарагин сохранился в ходе эволюции и обнаружен в натриевых каналах бактерий, млекопитающих и некоторых водорослей. Мало что известно о ее важности, но тот факт, что она сохранилась, говорит о том, что это важная аминокислота, говорит Делемотт. «Поскольку аспарагин является гидрофильным, мы считаем, что его роль в ионных каналах заключается в гидратации и, следовательно, в открытии пор, хотя мы не наблюдали этого непосредственно в наших симуляциях». Поскольку он сохраняется в натриевых каналах всех организмов, исследователи предположили, что такая модель открытия может также применяться к каналам эукариот — предсказание, которое вскоре подтвердилось. Совсем недавно исследователи-экспериментаторы пришли к аналогичному выводу и сообщили о трансформации спирали в спираль в человеческом канале. До сих пор моделирование подтверждало эксперименты; однако «благодаря технологиям, доступным нам в вычислительной науке, мы сейчас достигли точки, когда наши симуляции имеют прогностическое качество. Это то, что мы показали в этом исследовании», — говорит Делемотт.
Источник
Последние аномальные новости

Актер Дэйв Фоули заметил НЛО

Астроном Хосе Бонилья и флот НЛО

Большие кошки в городских джунглях

Водитель увидел НЛО в Айове

Гигантская черная дыра, которая вращается медленнее своих собратьев

Гороскоп и предсказание от Глобы на 2023 год

Жители Розуэлла готовятся к фестивалю НЛО

Иван Купала в традициях Куликова поля

Инопланетяне, Зона 51 и НЛО. Правду ли нам говорят

Исследование Пентагоном НЛО под руководством уфолога

Каждый третий британец видел НЛО

Марсоходу еще предстоит найти идеальный камень для поиска жизни

Метавселенную можно использовать для промывания мозгов

Мог ли неандерталец медитировать

НАСА начинает исследование НЛО, несмотря на репутационный риск

Наша Вселенная, скорее всего, плоская

Нашли гигантские следы бигфута

Огромные НЛО замечены вблизи Солнца

Павел Глоба предрек массовое нашествие НЛО

Предвидеть будущее можно

Пророчество монаха Авеля

Реликтовые животные могут существовать

Строители Гебекли-Тепе были выходцами из Сибири

Таинственный пес-монстр из Лос-Анджелеса

Транспорт электролитов в океане богатой водой экзопланеты

Трансформация космических путешествий следующего поколения

Трумэн, Эйзенхауэр и бесконечная погоня за НЛО

Фильмы, которые оказались слишком пророческими

Человеческое тело буквально светится

Японское правительство ничего не сообщает о НЛО

Британский город страдает от загадочной вони

Всемирный день НЛО

Группа НЛО замечена над Аризоной

Жизнь в недрах Земли столь же продуктивна, как и в водах океанов

Загадочная связь между звездообразованием и радиоизлучением

Зачарованное озеро в кратере Джезеро

Измерение положения левитирующей наночастицы посредством интерференции

Инопланетные цивилизации с 1 по 7 уровень

Ищут доказательства древней жизни на Марсе

Ловец инопланетянин разработан, но что делать с инопланетянами

Лох-Несское чудовище может быть из параллельной Вселенной

Миссия НАСА направлена на изучение льда и воды на Луне

Многие экзопланеты обладают вечными океанами

Моделируют защиту Земли от столкновения с астероидом

НЛО - внеземное или сверхъестественное

Новый грибок имеет загадочное происхождение

Обнаружены врата в подлунную базу инопланетян

Обнаружили новую катаклизмическую переменную

Остерегайтесь призрачных черных псов

Пентагон раскрывает подробности участия Трэвиса Тейлора в изучении НЛО

Под Курганом появился ландшафтный макет зауральского Стоунхенджа

Путешественник во времени предупреждает

Разгадка тайны метеорита раскрывает историю происхождения Солнечной системы

Роботы вредны для психического здоровья людей

Рой крошечных роботов может искать жизнь на далеких мирах

Ростовский астролог предсказал будущее России

Странная история Сержа Монаста и проекта Голубой луч

Странное исчезновение доктора Маргарет Килкойн

Уфолог нашел искусственно созданную планету

Флотилия НЛО замечена над Коннектикутом

Биоинженерные технологии отслеживают живые клетки

Виды бактерий с тибетских ледников опасны для здоровья

Военные корабли США были окружены сотней НЛО

Впервые нашли изопропанол в межзвездной среде

Еще один взгляд на инцидент в Розуэлле

Загадочная смерть подростков в ночном клубе

История о подземных ящерах Лос-Анджелеса

Командная работа человека и ИИ ускоряет регенеративную медицину

Люди с похожим запахом тела подружатся

Метеорит пролетел над Японией

Новый аппарат сможет обнаружить черные дыры-изгои

Подозрительные сигналы из космоса пытаются расшифровать

Помогите ученым НАСА найти облака на Марсе

Ужасный зверь келпи

Уникальный каменный идол обнаружен в Индии

Физики решают загадку жизни нейтрона

Флот НЛО замечен над Сан-Диего

Частицу астероида нашли в лунном грунте

Экзотические микрокристаллы углерода в метеоритной пыли

Электронные письма Министерства обороны США о Луисе Элизондо

Двое мужчин женились на одной и той же женщине

Двойной кратер, оставленный таинственной ракетой на Луне

Древние микробы могут помочь нам найти внеземные формы жизни

Жидкая вода также есть на неземлеподобных планетах

Загадочный механизм роста усатых кристаллов

Зловещая сторона феномена похищения инопланетянами

ИИ быстро становится фанатиком после изучения интернета

Китайские ученые скрыли данные о странных сигналах

Марсоход провел инвентаризацию ключевых компонентов жизни

Могли бы астронавты выращивать помидоры на Марсе

Мы источник пищи для инопланетян и паранормальных существ

Найден самый полный мамонтенок в Северной Америке

Необходим углубленный поиск доказательств жизни на Марсе

НЛО заметили в Краснодаре

Обезьяна с мачете неделю терроризировала город

Открытие вируса дает подсказки о происхождении сложной жизни

Саркофаги пожиратель плоти в древней Турции

Создали роботов-светлячков размером с насекомое

Суперземли могут быть более пригодными для жизни, чем Земля

Таинственные горячие экзоюпитеры

Женщина случайно сняла бигфута

Жизнь на Луне существовала

Загадочные невидимые миры

Загадочный инопланетянин - Тощий Боб

Как мир впервые столкнулся с НЛО

Люди могут научиться эхолокации всего за 10 недель

Наша кровь может поступать из ранее неизвестного источника

НЛО заметили в Восточной Яве

Очень странные и зловещие люди в черном

Пенсионер (100 лет) устал сидеть без дела и вышел на работу

Правительство Бразилии провело слушания об НЛО

Самая большая в мире бактерия

Самый высокий IQ в истории

Симпсоны предсказали будущего президента США

Существовала ли на Земле высокоразвитая цивилизация

Темный диск пролетел над Луной

У мира нет плана на случай встречи с инопланетянами

Уфолог впервые за десятилетия работы выступил публично

Юпитер пожирал протопланеты

Японские ученые обнародовали свидетельства существования НЛО

Наземные фейерверки в интернет-магазине FEERVERKIN

Ванга предупреждала, с кем лучше не иметь дело

Джон Кеннеди. Смерть на Дили Плаза

Жители дома подали коллективную жалобу на паранормальные явления

Жители Самары приняли лучи прожекторов за НЛО

Историк заявил, что решил загадку Титаника

Китай создает ИИ сравнимый с человеческим мозгом

Климатический ущерб, вызванный ростом космического туризма

Марсиане могут угрожать всей жизни на Земле

НЛО заметили в Уругвае

Нумерологи раскрыли причину внезапной смерти певцов

Офицер разведки США рассказал о контактах с НЛО

Почему Крис Картер не доверяет докладу правительства США об НЛО

Правдивая история того, что произошло в Розуэлле

Предсказание Жириновского о развале США начало сбываться

Происхождение Людей в черном

Путешественник нашел следы семейства бигфутов

Сексуальный призрак флиртовал с охотницей за привидениями

Снежного человека сняли в России

Странное существо-тень пряталось за деревом

Таинственная пирамида может хранить невероятные древние знания

Альтернатива естественному зарождению жизни

Анализы антарктических минералов позволяют лучше понять Марс

Благоприятный район для жизни обнаружен на Марсе

Британские ученые считают людей пришельцами

Врачи нашли червя в голове женщины

Голоса мертвых и загадочная смерть Дэвида Чейза

Гуманоидный робот Теслы с ИИ будет готов через три месяца

Идеальный шторм, одновременно сияет радуга и сверкают молнии

Иностранные правительства следят за телефонами граждан

Какая связь между Ньютоном, Ноевым ковчегом и Богом

Канал известного уфолога на YouTube удалили

Конгресс США провел первую публичную дискуссию по НЛО

Миссия НАСА по изучению астероидов приостановлена

Мозг осьминога и человека имеют одни и те же гены

Названо меню супердолгожителей

Начались перевозки пассажиров на роботакси в Сан-Франциско

НЛО замечены в небе Испании

Новый научный прибор поможет искать внеземную жизнь

Нострадамус предсказал дату конца света

Облако в форме НЛО замечено над Ниагарским регионом

Пентагон хочет сбрасывать солдат в зону конфликта из космоса

Первое наблюдение НЛО произошло 75 лет

Поражающие воображение технологии древних найдены в Иране

Почему с неба Техаса падала рыба

Пчелы взяли в заложники жителей многоквартирного дома

Рецензия на книгу 'Оборотни в Пентагоне'

Семья заразились редчайшей болезнью, пообедав рыбой

Следы древнего наводнения обнаружены на Марсе

Сын Илона Маска официально сменил пол и имя

Тюремщики издеваются над конспирологом Ассанжем

Будет ли повторение WOW-сигнала

Ванга предсказывала Украине неспокойные времена

Военные пилоты наблюдали полет армады НЛО

Гигантские бактерии обнаружены в карибских мангровых болотах

Два истребителя преследуют НЛО в штате Мэн

Живые камни, которые растут и двигаются

Журавль - птица из иных миров

ИИ DALL-E сгенерировала чудовище

ИИ Google - ребенок, который может делать плохие вещи

История о пастухе, который подружился с инопланетянином

Как во сне подключиться к информационному полю

Как гадать по спящему мужчине

Как могли образоваться первые биомолекулы

Когда миры криптозоологии пересекаются с заговорами

Космические события, которые могут уничтожить жизнь на Земле

Подписка на новости
Наверх