Блог

Jul 30, 2023

Исследование выявило своеобразные движения холестерина в клеточных мембранах

2 августа 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

2 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Университетом Иллинойса в Урбана-Шампейн

Хотя холестерин может угрожать здоровью человека, это воскообразное вещество является одной из наиболее важных малых молекул в физиологии человека и играет множество важных ролей в биологии и медицине. Его динамика имеет решающее значение для поддержания и регулирования текучести мембран, взаимодействия стеринов с липидами и белками, а также взаимодействия вирусов с клетками человека. Холестерин также является важной мишенью для лекарств.

Несмотря на его важность, многое еще остается неизвестным о холестерине, в частности, как эти молекулы стерола перемещаются и функционируют внутри клеточной мембраны клеток.

Понимание движений и взаимодействий холестерина в живых системах было предметом десятилетий интенсивных исследований, но точная молекулярная динамика оставалась неуловимой, отчасти из-за ограничений в изучении коммерчески доступных стеринов и разрешения современной твердотельной спектроскопии ядерного магнитного резонанса. (SSNMR).

Теперь группа исследователей из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн и Университета Висконсин-Мэдисон впервые выявила, как холестерин ведет себя в клетках на атомистическом уровне. Эта информация может иметь широкое значение для будущих исследований здоровья и болезней. , по мнению исследователей.

В исследовании, опубликованном в Журнале Американского химического общества, профессор биохимии Чад М. Риенстра из Университета Висконсин-Мэдисон и профессора химии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн Мартин Д. Берк и Тарас В. Погорелов подробно описывают, как они объединили новые передовые технологии. экспериментальные и вычислительные методы, позволяющие понять, как молекулы холестерина движутся в клеточной мембране.

«Эта работа иллюстрирует мощный синергетический подход, сочетающий новые экспериментальные и вычислительные методы, позволяющий вывести наше понимание динамики мембранного холестерина на новый уровень», — сказал Погорелов.

В частности, их подход включал новые эксперименты SSNMR, современное моделирование молекулярной динамики всех атомов и квантово-механические расчеты синтетического холестерина в фосфолипидах.

Холестерин, основной компонент биологических мембран, который можно извлечь из таких источников, как яйца, представляет собой 27-углеродное соединение со структурой, включающей хвост, состоящий из углеводородов, прикрепленный к плоскому ядру, состоящему из четырех углеводородных колец.

Впервые исследователи в этом исследовании смогли пометить каждый атом углерода и разработать протокол, исследующий атомистическую динамику, или движение и силы, на каждый атом, чтобы выявить общую картину того, как холестерин движется в мембране.

«В совокупности эти исследования показали, что холестерин демонстрирует сегментарную динамическую связь между слитыми кольцами и конформациями хвоста», — сказал Погорелов. «В частности, движения хвоста и всей молекулы коррелируют, при этом хвосты вращаются «по принципу коленчатого вала».

Кроме того, исследователи заявили, что их тесно связанный экспериментально-вычислительный рабочий процесс позволил им идентифицировать и количественно оценить конкретные конформации, которые холестерин принимает в мембранах.

По мнению исследователей, эти результаты имеют широкое значение для лучшего понимания функции стеринов в живых системах, а методы, разработанные для этого исследования, открывают новые двери для будущих исследований того, как холестерин влияет на функциональную динамику мембранных белков в здоровом состоянии и в организме. болезнь.