Новые данные о структуре и функции ионных каналов сердца
Международная команда исследователей, включая учёных из TU Darmstadt, получила новые данные о структуре и функции ионных каналов, контролирующих сердечный ритм. Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell и могут способствовать разработке сердечных препаратов с меньшими побочными эффектами.
Речь идёт о каналах HCN, активность которых регулируется клеточными сигналами. От их работы зависит частота сердечных сокращений. Нарушения в работе этих каналов приводят к аритмии.
Структура и функция каналов HCN
В работе участвовали группы профессоров Герхарда Тиля и Кая Хамахера (TU Darmstadt), Анны Морони (Университет Милана) и доктора Бины Санторо (Колумбийский университет, Нью-Йорк).
- С помощью крио-электронной микроскопии получены высокоразрешающие структуры изоформ каналов HCN, активных в синусовом узле сердца.
- Структуры, включая некоторые в открытом (ион-проводящем) состоянии, показали ранее неизвестные детали архитектуры белка с атомарным разрешением.
Молекулярное моделирование на суперкомпьютере
Докторант Даниэль Бауэр из группы Хамахера использовал молекулярно-динамическое моделирование на высокопроизводительном компьютере Lichtenberg в TU Darmstadt для исследования функции каналов HCN.
Ключевой вывод моделирования:
В отличие от родственных калиевых каналов (K+ каналов), поры HCN-каналов не являются жёсткими. Они динамически адаптируются к размеру транспортируемого иона — будь то натрий (Na+) или калий (K+). Это объясняет механизм, позволяющий каналам HCN проводить оба типа ионов, что важно для их функции.
Сочетание структурных данных и компьютерного моделирования — идеальный подход для понимания работы белков и разработки специфических препаратов против аритмии. Новое поколение лекарств, основанное на лучшем понимании каналов, может избежать недостатков и побочных эффектов текущих терапий.