La 55e Réunion Annuelle Et Du Symposium De La Société De Physiologie Générale: Motors Moléculaire

The Journal of General Physiology. Feb, 2002  |  Pubmed ID: 11815661

Par Le Règlement De Contrôle Conformationnelle Translocation: Une Nouvelle Vue Du Repliement Des Protéines Sécrétoires Et Membranaires

BioEssays : News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology. Aug, 2002  |  Pubmed ID: 12210535

Nous vous proposons un nouveau point de vue de la sécrétion et le repliement des protéines de membrane qui met l'accent sur le rôle des voies de biogenèse dans la production et de conformation hétérogénéité fonctionnelle. Dans cette perspective, les résultats de l'hétérogénéité des mesures de facteurs accessoires, soit directement contraignantes séquences spécifiques de la chaîne naissante, ou indirectement, en changeant l'environnement dans lequel un domaine particulier est synthétisée. Entraînées par les voies de signalisation, ces variables de créer un ensemble combinatoire des conditions nécessaires-mais-pas-suffisamment pour améliorer la synthèse et le pliage de certains autres et fonctionnelles, les formes de conformation. Nous proposons donc que la conformation des protéines est productive régulée par la cellule lors de la translocation à travers le réticulum endoplasmique (RE), un concept qui peut expliquer certains aspects, actuellement mal compris de la fonction physiologique, la sélection naturelle et la pathogenèse de la maladie.

Couplage Hydrophobe D'Energétique Bicouche Lipidique à La Fonction Manche

The Journal of General Physiology. May, 2003  |  Pubmed ID: 12719487

Le couplage entre une membrane hydrophobe s'étendant protéines et le noyau bicouche lipidique provoque l'épaisseur de la bicouche de faire varier localement sous protéines et d'autres défauts "" sont noyées dans la bicouche. Ces déformations bicouches encourir un coût énergétique qui, en principe, pourrait protéines membranaires en couple à l'autre, les obligeant à associer dans le plan de la membrane et donc les coupler fonctionnellement. Nous démontrons l'existence d'une telle bicouche médiée par couplage à la molécule seul niveau en utilisant un seul canon ainsi que les canaux de gramicidine à double canon dans laquelle deux sous-unités gramicidine sont liés de façon covalente par une soluble dans l'eau, lieur flexible. Quand une paire de liaison covalente associés sous-unités gramicidine avec une deuxième paire joint pour former un canal à deux coups, la durée de vie de deux canaux dans l'ensemble augmente à partir des centaines de millisecondes à quelques centaines seconde - et la conductance de chaque canal dans le côté -by-side paire est près de 10% plus élevé que la conductance des correspondants unique canon canaux. Les canaux à double canon sont stabilisés quelque parent de 100.000 fois à leurs homologues mono-canon. Cette stabilisation résulte de: premièrement, l'augmentation locale de la concentration du monomère autour d'un seul canal canon formé par deux gramicidines liés de manière covalente, ce qui augmente le taux de formation d'un canal à double canon et, deuxièmement, de la durée de vie accrue des canaux à double canon . Ce dernier résultat suggère que les deux barils de l'associé construction latéralement. La cause sous-jacente de cette association latérale la plus probable est l'énergie de déformation associée à la formation bicouche canal. Plus généralement, les résultats suggèrent que les propriétés mécaniques de la bicouche d'accueil peut entraîner la cinétique des transitions de conformation de protéines membranaires à dépendre des états conformationnels des protéines voisines.

Structure De La Gramicidine A Dans Un Environnement Bicouche Lipidique Déterminé Aide Simulations De Dynamique Moléculaire Et Des Données De RMN à Semi-conducteurs

Journal of the American Chemical Society. Aug, 2003  |  Pubmed ID: 12904055

Deux différentes structures à haute résolution ont été récemment proposées pour la gramicidine traversant la membrane d'un canal: l'une fondée sur des expériences de RMN à l'état solide dans les bicouches de phospholipides orientées (Ketchem, RR; Roux, B.; Croix, Structure TA 1997, 5, 1655 -1669; Protein Data Bank, PDB: 1MAG), et reposant sur la RMN à deux dimensions dans un détergent micelles (Townsley, LE; Tucker, WA; Sham, S.; Hinton, JF Biochimie 2001, 40, 11676-11686; APB : 1JNO). Malgré un accord global, les deux structures diffèrent en tangage squelette peptidique et l'orientation des chaînes latérales plusieurs, en particulier celle de la Trp à la position 9. Compte tenu de l'importance du squelette peptidique et des chaînes latérales de Trp pour la perméation d'ions, nous avons entrepris une enquête sur les deux structures à l'aide simulation de dynamique moléculaire avec une membrane bicouche lipidique explicite, similaire au système utilisé pour les expériences de RMN à l'état solide. Basé sur 0,1 micros de la simulation, les deux structures du squelette de converger vers une structure avec 6,25 résidus par tour, en accord avec diffusion des rayons X, et un large accord avec les SS observables RMN du squelette. La chaîne latérale de Trp 9 est mobile, plus que Trp 11, 13, et 15, et subit des transitions spontanées entre les orientations en 1JNO et 1MAG. Sur la base de montage empirique aux résultats de la RMN, et les calculs d'échantillonnage parapluie, nous concluons que Trp 9 consacre 80% du temps dans l'orientation 1JNO et 20% dans l'orientation 1MAG. Ces résultats soulignent l'utilité de simulations de dynamique moléculaire dans l'analyse et l'interprétation de l'information structurale de RMN du solide.

La Génistéine Peut Moduler La Fonction De Canal Par Un Mécanisme De Phosphorylation-indépendante: Importance De La Mismatch Hydrophobe Et Mécanique Bicouches

Biochemistry. Nov, 2003  |  Pubmed ID: 14622011

La génistéine, un inhibiteur de kinase tyrosine générique, a été largement utilisé comme un outil pour étudier la régulation possible de la fonction de membrane par phosphorylation sur tyrosine. La génistéine, à des concentrations micromolaires, modifie la fonction des canaux ioniques et des protéines membranaires de nombreux autres, mais seulement dans quelques cas n'a pas été démontré que les changements dans la protéine de membrane (canal ionique) sont fonction en raison de changements dans l'état de phosphorylation d'une protéine. Le dénominateur commun majeur caractérisation des protéines qui sont modulés par la génistéine semble qu'ils sont noyés dans, et la durée de la composante bicouche de la membrane plasmique. Nous avons donc cherché à savoir si la génistéine pourrait altérer la fonction des canaux ioniques par un mécanisme de médiation et bicouche a examiné l'effet génistéine sur gramicidine A (GA) en bicouches phospholipidiques canaux planes. gA canaux forme par dimérisation transmembranaire de deux sous-unités non conducteurs, et de la génistéine potentialise l'activité de canal gA en augmentant le taux aspect et prolongeant la durée de vie de dimères gA bicouche-couvrant. C'est, la génistéine modifie l'équilibre entre les monomères non conducteur et la conduite des dimères en faveur des dimères bicouche couvrant; les changements dans l'activité du canal ne peut donc pas être due à des changements dans la fluidité de la bicouche. Pour obtenir de nouvelles informations sur le mécanisme qui sous-tend cette modulation de l'AG canal de fonction, nous avons examiné les effets de la génistéine sur les canaux formés par les analogues de gA qui diffèrent en séquence d'acides aminés. Pour une longueur donnée de canal, les effets de la génistéine sur gA dimérisation ne dépend pas de la séquence spécifique, ou la chiralité, des analogues de gA de formation de canaux. En revanche, lorsque l'on change la longueur du canal (en diminuant ou en augmentant le nombre de résidus d'acides aminés dans la séquence), ou l'épaisseur de la bicouche (en changeant les groupes méthylène dans les chaînes acyles), l'ampleur de l'effet augmente la génistéine avec décalage hydrophobe augmente entre la longueur de canal et l'épaisseur de la bicouche. Ces résultats suggèrent fortement que la génistéine modifie bicouches propriétés mécaniques, qui à son tour modulent la fonction du canal. Ce mécanisme bicouche médiation est susceptible de s'appliquer à d'autres réactifs pharmacologiques et des protéines membranaires.

Energétique De Conduction Ionique à Travers La Manche Gramicidine

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jan, 2004  |  Pubmed ID: 14691245

L'énergie libre qui régit K (+) la conduction à travers la gramicidine A canaux est caractérisé par l'utilisation de plus de 0,1 micros tous les atomes simulations de dynamique moléculaire avec un solvant explicite et de la membrane. Les résultats fournissent accord encourageant avec des expériences et des idées dans le mécanisme de perméation. La surface de l'énergie libre de K (+), en fonction de coordonnées à la fois axiales et radiales, est calculée. Correction des artefacts de simulation en raison de la périodicité et le manque de polarisabilité d'hydrocarbures, la valeur calculée à canal unique pour la conductance K (+) des ions est de 0,8 pS, plus proche de l'expérience que n'importe quel calcul précédent. En outre, les estimations simples ions constantes de dissociation sont dans la gamme de déterminations expérimentales. La barrière d'énergie relativement faible gratuitement à la translocation d'ions résulte d'un équilibre des grandes contributions de la protéine opposées, de l'eau à fichier unique, en vrac électrolyte, et la membrane. Décomposition vigueur moyenne révèle une remarquable capacité des fichier unique des molécules d'eau pour stabiliser K (+) par -40 kcal / mol, près de la moitié l'énergie de solvatation en vrac libre. L'importance de l'eau à fichier unique confirme la conjecture de Mackay et al. [Mackay, DHJ, Berens, PH, Wilson, KR & Hagler, AT (1984) Biophys. J. 46, 229-248]. Ion association avec la chaîne implique la déshydratation progressive d'environ six à sept molécules d'eau dans la première enveloppe, à seulement deux à l'intérieur du pore étroit. Perméation d'ions est influencée par l'orientation de l'fichier unique colonne d'eau, qui peut présenter une barrière à la conduction et donnent lieu à longue portée d'accouplement d'ions de chaque côté du pore. De petits changements dans la fonction de potentiel, y compris les contributions de la polarisation électronique, sont susceptibles d'être suffisante pour obtenir un accord quantitatif avec les expériences.

La 57e Réunion Annuelle Et Du Symposium De La Société De Physiologie Générale: La Biologie De Chlorure De

The Journal of General Physiology. Feb, 2004  |  Pubmed ID: 14744983

Régulation De La Fonction Canal Sodium Par élasticité Bicouche: L'importance Du Couplage Hydrophobe. Effets De La Formation De Micelles Amphiphiles Et Le Cholestérol

The Journal of General Physiology. May, 2004  |  Pubmed ID: 15111647

Les protéines membranaires sont réglementés par la composition bicouche lipidique. Spécifiques des lipides interactions entre protéines sont rarement impliqués, ce qui suggère que le règlement est dû à des changements dans une propriété bicouche générale (ou propriétés). Le couplage hydrophobe entre une protéine traversant la membrane et la bicouche entourant signifie que des changements conformationnels protéines peut être associé à un réversible, la déformation locale bicouche. Bicouches lipidiques sont des organes élastiques, et le coût énergétique de la déformation bicouche contribue au coût total énergétique du changement conformationnel des protéines. Les énergétique et cinétique des changements de conformation de protéines seront donc réglementés par l'élasticité de la bicouche, qui est déterminée par la composition en lipides. Ce mécanisme de couplage hydrophobe a été largement étudié dans les canaux de gramicidine, où les interactions hydrophobes canal bicouches lier un "conformationnelle" changement (le monomère <-> dimère de transition) à une déformation élastique bicouche. Canaux de gramicidine sont donc régies par les propriétés élastiques des lipides bicouche (épaisseur, courbure d'équilibre monocouche, et de la compression et de flexion des modules). Afin de déterminer si ce mécanisme de couplage hydrophobe pourrait être un mécanisme général régulation de la fonction des protéines membranaires, nous avons examiné si voltage-dépendants canaux sodiques du muscle squelettique, exprimés dans les cellules HEK293, sont réglementés par l'élasticité bicouche, comme contrôlée à l'aide gramicidine A (gA) canaux. Amphiphiles non physiologiques (bêta-octyl-glucoside, Genapol X-100, Triton X-100, et a réduit Triton X-100) qui font bicouches lipidiques moins «raide», telle que mesurée en utilisant des canaux gA, déplacer la dépendance à l'égard de tension de l'inactivation des canaux sodiques vers potentiels plus hyperpolarisés. A une concentration amphiphile faible, l'ampleur du changement est linéairement corrélée à la variation de gA canal vie. Cholestérol-épuisement, ce qui réduit également la rigidité de la bicouche, provoque une évolution similaire dans l'inactivation des canaux sodiques. Ces résultats appuient fortement la notion que le couplage hydrophobe bicouche-protéine permet les propriétés élastiques bicouche pour réguler la fonction des protéines membranaires.

Bicouche-dépendants Inhibition Des Canaux Mécanosensibles Par Neuroactive Peptide énantiomères

Nature. Jul, 2004  |  Pubmed ID: 15241420

Le peptide GsMTx4, isolée du venin de la tarentule du spatulata Grammostola, est un inhibiteur sélectif des canaux cationiques activés par tronçon (ZSC). Le mécanisme d'inhibition reste inconnue, mais les deux GsMTx4 et son énantiomère, enGsMTx4, modifier le déclenchement de la ZSC, violant ainsi une marque du modèle traditionnel de lock-et-clé de protéine-ligand interactions. Soupçonnant un mécanisme dépendant de bicouche, nous avons examiné l'effet de GsMTx4 et enGsMTx4 sur la gramicidine A gating canal (GA). Deux peptides sont actifs, et l'effet augmente avec le degré de décalage entre l'épaisseur hydrophobe bicouche et la longueur de canal, ce qui signifie que GsMTx4 diminue l'énergie requise pour déformer les lipides limites adjacentes au canal. GsMTx4 diminue vers l'intérieur du SAC à canal unique, mais des courants n'a aucun effet sur les courants sortants, ce qui suggère qu'il est situé dans une longueur de Debye du vestibule extérieur des ZSC, mais nettement plus loin de la vestibule intérieur. De même, GsMTx4 diminue gA monocanal courants. Nos résultats suggèrent que la modulation des protéines membranaires par des peptides amphipathiques - mechanopharmacology - implique non seulement la protéine elle-même, mais aussi les lipides environnants. L'efficacité surprenante de la forme d du peptide GsMTx4 a d'importantes implications thérapeutiques, parce que les peptides d ne sont pas hydrolysés par des protéases endogènes et peut être administré par voie orale.

Une Brève Histoire Du Journal De Physiologie Générale

The Journal of General Physiology. Jan, 2005  |  Pubmed ID: 15623894

La 58e Réunion Annuelle Et Du Symposium De La Société De Physiologie Générale: Signalisation Des Lipides Dans La Physiologie

The Journal of General Physiology. Feb, 2005  |  Pubmed ID: 15684090

Chaînes Gramicidine

IEEE Transactions on Nanobioscience. Mar, 2005  |  Pubmed ID: 15816168

Canaux de gramicidine sont des mini-protéines composées de deux sous-unités riche en tryptophane. Les canaux conducteurs sont formés par la dimérisation transbilayer de sous-unités non conducteurs, qui sont liés à l'interface bicouche / solution à travers des liaisons hydrogène entre les groupes NH indole et l'épine dorsale phospholipide et de l'eau. La structure de canal est connue à la résolution atomique et les caractéristiques de perméabilité de la chaîne sont particulièrement bien définie: chaînes gramicidine sont sélective pour les cations monovalents, sans perméabilité mesurée à des anions ou des cations polyvalents; ions et de déplacement d'eau à travers un pore dont la paroi est formée par le peptide squelette; conductance et le canal unique et la sélectivité de cations varier lorsque la séquence d'acides aminés est modifiée, même si les ions qui pénètrent ne font pas contact avec les chaînes latérales des acides aminés. Compte tenu de la quantité de données expérimentales qui est disponible - pour les canaux de type sauvage et pour les canaux formés par l'acide aminés analogues gramicidine-substitués - canaux gramicidine fournir des indications importantes sur la microphysique de la perméation des ions à travers une bicouche couvrant les canaux. Pour la même raison, les canaux de gramicidine constituent le système de choix pour évaluer des stratégies de calcul pour l'obtention d'idées mécanistes sur la perméation des ions à travers les canaux complexes formés par des protéines membranaires intégrales.

Perméation Des Ions à Travers Un Canal étroit: Utilisation De Gramicidine De Vérifier Tous Les Atomes Molecular Dynamics Potentiel De La Méthode De Force Moyenne Et Champs De Force Biomoléculaires

Biophysical Journal. May, 2006  |  Pubmed ID: 16500984

Nous étudions des méthodes pour extraire le potentiel de force moyenne (PMF) régir la perméation d'ions à partir de simulations de dynamique moléculaire (MD) en utilisant la gramicidine A comme un canal ionique étroite prototypique. Il est possible d'obtenir le bien-convergents PMF significatives en utilisant tout-atome MD, qui permettent de prédire des observables expérimentales dans l'ordre de grandeur accord avec les résultats expérimentaux. Cela a été possible par une attention particulière aux questions de convergence statistique du CMR, effets de taille finie, et polarisabilité chaîne lipidique d'hydrocarbures. Lorsque l'on compare les champs modernes de force tout-atome de CHARMM27 et AMBER94, nous avons constaté que une image assez cohérente se dégage, et que les deux AMBER94 et CHARMM27 prédire des observables qui sont en accord semi-quantitatif à la fois la conductance expérimentale et le coefficient de dissociation. Même de petits changements dans le champ de force, cependant, entraîner des changements importants dans l'énergétique de perméation. En outre, l'pleine bidimensionnelle perméation de surface d'énergie libre de décrire révèle l'emplacement et de l'ampleur de la barrière centrale et l'emplacement de deux sites de liaison pour K (+) perméation d'ions à proximité de l'entrée du canal - soit, sur un site interne d'axe et un site externe hors axe. Nous concluons que l'approche MD-PMF est un outil puissant pour comprendre et prévoir la fonction des canaux ioniques étroites d'une manière qui est compatible avec la nature atomique et thermiquement fluctuant de protéines.

Dynamique Moléculaire - Potentiel De Force Moyenne Calculs Comme Outil De Compréhension De Perméation Ion Et La Sélectivité Dans Les Chenaux étroits

Biophysical Chemistry. Dec, 2006  |  Pubmed ID: 16781050

Les canaux ioniques catalyser la perméation de molécules chargées à travers les membranes cellulaires et sont essentiels pour de nombreuses fonctions physiologiques vitales, y compris les nerfs et l'activité musculaire. Pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de conduction ionique et la sélectivité de valence des canaux ioniques étroites, nous avons utilisé des techniques d'énergie libre pour calculer le potentiel de force moyenne (PMF) pour le mouvement des ions à travers la gramicidine prototype Un canal. Employant modernes tout-atome moléculaires champs Force Dynamics (MD) avec les méthodes d'échantillonnage parapluie qui intègrent une centaine de 1-2 trajectoires ns, nous constatons qu'il est possible d'atteindre un accord semi-quantitatif avec une liaison expérimentale et mesures de conductance. Nous examinons aussi la sensibilité des résultats MD-PMF au choix de champ de force MD et de comparer leurs CMR pour les ions de potassium, de calcium et le chlorure de d'explorer la base de la sélectivité de valence de ce canal ionique étroit et non chargé. Un obstacle de taille centrale est observée pour les deux anions et les ions divalents, compatibles avec l'absence de la conductance expérimentale. Ni anion ou le cation divalent est vu pour être stabilisée à l'intérieur du canal par rapport à l'électrolyte de vrac et chaque conduit à des perturbations importantes de la structure de la protéine et la membrane lorsqu'il est maintenu au fond du canal. Faible liaison des ions calcium en dehors du canal correspond à une énergie libre et qui est trop peu profonde pour démontrer le blocage des canaux. Nos résultats soulignent le succès de l'approche MD-CMR et la sensibilité de l'énergétique d'ions pour le choix de champ de force biomoléculaire.

2,3-butanedione Monoxime Affecte Kystique Conductance Transmembranaire De Fibrose Canal Fonction Régulateur Au Moyen Des Mécanismes De Phosphorylation-dépendants Et La Phosphorylation Indépendante: Le Rôle Des Propriétés Des Matériaux Bicouches

Molecular Pharmacology. Dec, 2006  |  Pubmed ID: 16966478

2,3-butanedione monoxime (BDM) est largement admis à agir comme une phosphatase chimique. Nous avons donc examiné les effets de la BDM sur le régulateur transmembranaire de la fibrose kystique (CFTR) Cl (-) de canal, qui est régulée par phosphorylation d'une manière complexe. Dans les myocytes ventriculaires de porcs de Guinée, la forskoline courants activés CFTR des cellules entières ont répondu à biphasique externe 20 mM BDM: un rapide activation environ 2 fois en cours a été suivi par un rythme plus lent (environ 20 tau s) d'inhibition (à environ 20% de contrôle) . La réponse inhibitrice a été abolie par dialyse intracellulaire avec la microcystine phosphatase inhibiteur, ce qui suggère l'implication des phosphatases endogènes. L'activation induite par BDM a été étudiée plus avant dans les ovocytes de Xenopus laevis exprimant CFTR épithélial humain. La concentration de l'activation BDM demi-maximale (K (0,5)) est dépendant de l'état, d'environ 2 mm pour fortement et environ 20 mM pour les canaux partiellement phosphorylés, suggérant un mécanisme récepteur modulé. Parce que BDM module de nombreux protéines membranaires différentes avec les mêmes K (0,5) des valeurs, nous avons testé si BDM pourrait altérer la fonction des protéines en modifiant les propriétés bicouches lipidiques directs plutôt que par les interactions entre protéines MBD. Utilisation des canaux de gramicidine de longueurs différentes (différente décalage hydrophobe canal bicouche) en tant que reporters de la rigidité de la bicouche, nous avons constaté que BDM augmente le taux de l'apparence des canaux et des vies (réduit la rigidité bicouche). A 20 mM BDM, les taux d'apparition d'augmenter d'environ 4 fois (pour la plus longue, de 15 résidus / monomère, canaux) à environ 10 fois (pour la plus courte, 13 résidus ou des canaux de monomères); la durée de vie augmenter d'environ 50%, indépendamment de la longueur du canal. BDM réduit ainsi le coût énergétique de la déformation bicouche, un effet qui peut expliquer les effets de la BDM sur CFTR et d'autres protéines membranaires, les changements dépendant de l'état dans K (0,5) sont compatibles avec un tel mécanisme à médiation bicouche.

Épaisseur De La Bicouche Et La Fonction Des Protéines Membranaires: Un Point De Vue énergétique

Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 2007  |  Pubmed ID: 17263662

Le composant bicouche lipidique des membranes biologiques est important pour la distribution, l'organisation, et la fonction de bicouche couvrant protéines. Ce règlement est dû à deux spécifiques lipide-protéine et les interactions générales bicouche interactions protéine protéine, qui modulent l'énergétique et la cinétique des transitions de conformation des protéines, ainsi que la distribution des protéines entre les différents compartiments membranaires. Le règlement bicouche de la fonction des protéines membranaires se pose à partir du couplage entre les domaines hydrophobes hydrophobe de la protéine et le noyau hydrophobe bicouche, ce qui provoque des changements de conformation des protéines qui impliquent la limite de protéines / bicouche de perturber la bicouche adjacente. Ces perturbations bicouches, ou déformations, encourir un coût énergétique qui, pour un changement de conformation donnée varie en fonction des propriétés des matériaux bicouche (épaisseur de la bicouche, la courbure des lipides intrinsèque, et la compression élastique et des modules de flexion). La fonction des protéines est donc réglementé par des changements dans les propriétés des matériaux bicouches, qui déterminent les changements d'énergie libre causés par la déformation induite par la protéine bicouche. La bicouche lipidique devient ainsi un régulateur allostérique de la fonction de membrane.

Acide Docosahexaénoïque Alters Bicouche Propriétés élastiques

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jun, 2007  |  Pubmed ID: 17535898

À faibles concentrations micromolaires, les acides gras polyinsaturés (AGPI) de modifier la fonction des protéines membranaires de nombreux. AGPI exercent leurs effets sur les protéines non liées à des concentrations similaires, suggérant un mode d'action commun. Parce que bicouches lipidiques servir de commune "solvant" pour des protéines membranaires, le mécanisme commun pourrait être qui s'adsorbent à l'interface AGP bicouche / solution afin de promouvoir un changement négatif en cours de la courbure intrinsèque des lipides et, comme d'autres amphiphiles réversible d'adsorption, augmenter l'élasticité de bicouche . AGPI d'adsorption serait donc de modifier l'énergie de déformation bicouche associée à des changements de conformation des protéines impliquant la limite de protéines / bicouche, qui pourrait altérer la fonction des protéines. Pour étudier la faisabilité d'un tel mécanisme, nous avons utilisé gramicidine (AG) des analogues de différentes longueurs avec des bicouches de différentes épaisseurs afin d'évaluer si l'acide docosahexaénoïque (DHA) pourraient exercer ses effets à travers un mécanisme de médiation bicouche. En effet, le DHA augmente le taux de gA apparence de canal et les durées de vie et diminue l'énergie libre de formation de canal. Le taux de l'apparence et la durée de vie des changements augmentent avec l'inadéquation croissante hydrophobe canal bicouche et ne sont pas liés à différents coefficients d'absorption de DHA bicouche. DHA modifie donc bicouches propriétés élastiques, et pas seulement des lipides courbure intrinsèque; les changements sont importants pour l'élasticité de DHA bicouche modificateurs actions. L'acide oléique (OA), qui a peu d'effet sur la fonction des protéines membranaires, exerce pas de tels effets, malgré coefficient d'OA d'adsorption étant un ordre de grandeur supérieure à la DHA. Ces résultats suggèrent que le DHA (AGPI et autres) peuvent moduler la fonction des protéines membranaires par bicouche médiation des mécanismes qui n'entraînent pas de modifications de protéines de liaison spécifiques, mais plutôt dans les propriétés des matériaux bicouches.

L'effet Inhibiteur De La (-)-épigallocatéchine Gallate Sur L'activation Du Récepteur Du Facteur De Croissance épidermique Est Associé à L'ordonnance Lipidique Altéré Dans Les Cellules HT29 Cancer Du Colon

Cancer Research. Jul, 2007  |  Pubmed ID: 17616711

(-)-Épigallocatéchine gallate (EGCG), un constituant majeur biologiquement active de thé vert, inhibe l'activation du facteur de croissance épidermique (EGF) (EGFR) et en aval des voies de signalisation dans plusieurs types de cellules cancéreuses humaines, mais le mécanisme exact de pas connue. Parce que le plasma de plusieurs associées à la membrane récepteurs à tyrosine kinase (RTK), y compris l'EGFR sont localisés dans un détergent-insolubles domaines membranaires commandés, soi-disant «radeaux lipidiques», nous avons examiné si l'effet inhibiteur de l'EGCG sur l'activation de l'EGFR est associée à des changements dans Afin lipidique de la membrane dans les cellules HT29 cancer du côlon. Tout d'abord, nous avons fait des essais à froid Triton X-100 de solubilité. Phosphorylé (activé) EGFR n'a été trouvée que dans le X-100-insoluble Triton fraction (radeaux lipidiques), considérant que l'ensemble EGFR cellulaire était présent dans le Triton X-100-fraction soluble. Un prétraitement avec l'EGCG inhibe la liaison de Alexa Fluor 488-étiquetés EGF dans les cellules et inhibe également induite par EGF dimérisation de l'EGFR. Pour étudier les effets éventuels de EGCG sur organisation lipide membranaire, on marque les cellules avec l'analogue lipidique fluorescente 1, 1'-dihexadécyl-3, 3,3 ', 3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate, qui incorpore préférentiellement en domaines de membranes commandés dans les cellules et constaté que le traitement ultérieur avec l'EGCG a entraîné une réduction marquée de la fraction Triton membranes X-100-résistante. Polyphenon E, un mélange de catéchines du thé vert, a eu un effet similaire, mais (-)-épicatéchine (EC), le composé biologiquement inactif, ne modifie pas significativement les propriétés de solubilité Triton X-100 de la membrane. En outre, nous avons constaté que l'EGCG, mais pas CE a provoqué des changements dramatiques dans la fonction des canaux de gramicidine bicouche constituées. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que l'EGCG inhibe la liaison de l'EGF à l'EGFR et la dimérisation et l'activation subséquente de l'EGFR en modifiant l'organisation des membranes. Ces effets peuvent également expliquer la capacité de l'EGCG pour inhiber l'activation des autres associées à la membrane RTK, et ils peuvent jouer un rôle crucial dans les effets anticancéreux des composés de cette et connexes.

La Curcumine Est Un Modulateur Des Propriétés Des Matériaux Bicouches

Biochemistry. Sep, 2007  |  Pubmed ID: 17705403

La curcumine (1,7-bis (4-hydroxy-3-méthoxyphényl) -1,6-heptadiène-3 ,5-dione) est le principal composé bioactif dans le curcuma (Curcuma longa) avec un antioxydant, effets anti-inflammatoires, anticancéreux, et antimutagène . À des concentrations minimales faibles, la curcumine module de nombreuses protéines structurellement et fonctionnellement indépendante, y compris les protéines membranaires. Parce que bicouche lipidique des membranes cellulaires des sert de garde-barrière et de régulateur de nombreuses fonctions cellulaires, nous avons cherché à savoir si la curcumine modifie les propriétés générales bicouches en utilisant des canaux formés par la gramicidine A (gA). GA former lorsque deux monomères de monocouches opposées s'associer pour former un dimère conductrice ayant une longueur hydrophobe qui est inférieure à l'épaisseur hydrophobe bicouche; de ​​formation de canal gA provoque ainsi une bicouche amincissement local. Le coût énergétique de cette déformation bicouche modifie le monomère gA <-> l'équilibre dimère, ce qui rend taux d'apparition de la chaîne et la durée de vie sensibles aux changements de propriétés des matériaux bicouches, et les canaux gA devenir sondes pour des changements dans les propriétés bicouches. La curcumine diminue la rigidité bicouche, ce qui augmente la durée de vie deux gA canaux et les taux d'apparition, ce qui signifie que le coût énergétique de la déformation induite par bicouche gA est réduite. Ces résultats montrent que la curcumine pourrait exercer certains de ses effets sur un large éventail de protéines membranaires par l'intermédiaire d'un mécanisme à médiation bicouche.

Simple-molécule Méthodes Pour Surveiller Les Changements Dans Les Propriétés élastiques Bicouches

Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 2007  |  Pubmed ID: 17951759

Traversant la membrane perturbent les protéines de l'organisation et la dynamique des lipides bicouches adjacentes. Par exemple, lorsque la longueur hydrophobe (l) d'une protéine transmembranaire bicouche diffère de l'épaisseur moyenne (d0) de la bicouche hôte, l'épaisseur de la bicouche varie localement dans le voisinage de la protéine afin de "correspondent" la longueur de extérieure hydrophobe de la protéine à l'épaisseur du noyau hydrophobe bicouche. Déformations bicouches Ces encourir un coût énergétique, l'énergie de déformation bicouche (DeltaG0def), qui variera en fonction de la forme des protéines, l'inadéquation hydrophobe protéines bicouche (d0 - l), les propriétés élastiques bicouches lipidiques, et la courbure des lipides intrinsèque (c0). Ainsi, si les changements de conformation des protéines membranaires qui sous-tendent la fonction des protéines impliquent l'interface protéine / bicouche, les changements qui s'ensuivent dans DeltaG0def (DeltaDeltaG0def) contribuera à l'ensemble de l'énergie libre du changement des changements conformationnels (DeltaG0tot)-ce qui signifie que la bicouche lipidique hôte sera moduler la fonction des protéines. Pour une protéine donnée, (DeltaDeltaG0def) varie en fonction des propriétés géométriques bicouches (épaisseur et la courbure intrinsèque) et l'élastique (flexion et de compression) de modules, qui varient en fonction de changements dans la composition lipidique ou avec l'adsorption d'amphiphiles à l'interface bicouche / solution. Pour comprendre comment les changements dans les propriétés bicouches moduler la fonction de bicouche couvrant protéines, une seule molécule méthodes ont été développées pour sonder des changements dans la bicouche des propriétés élastiques à l'aide gramicidines que les capteurs de force moléculaires. Approches différentes pour mesurer l'énergie de déformation sont décrits: (1) les mesures des changements dans les vies des canaux et des taux de l'apparence que l'épaisseur de la bicouche lipidique ou la longueur du canal sont variées, (2) des mesures de la distribution d'équilibre entre les canaux de longueurs différentes, formées par l'homo - et des hétérodimères entre sous-unités gramicidine de longueurs différentes, et (3) de mesure du rapport des taux d'apparition des canaux hétérodimère par rapport aux canaux homodimère parent est formé par des sous-unités gramicidine de longueurs différentes.

Modèles Et Une Approche Mécanistique

The Journal of General Physiology. Jun, 2008  |  Pubmed ID: 18504312

La Préférence Du Tryptophane Pour Les Interfaces Membranaires: Aperçus De La N-méthylation Des Tryptophanes Dans Les Canaux De Gramicidine

The Journal of Biological Chemistry. Aug, 2008  |  Pubmed ID: 18550546

Afin de mieux comprendre les rôles structurels et fonctionnels de tryptophane à l'interface membrane / eau dans les protéines membranaires, nous avons examiné les conséquences structurelles et fonctionnelles de Trp -> 1-méthyl-tryptophane substitutions dans transmembranaire gramicidine A canaux. Gramicidine A canaux sont miniproteins qui sont ancrés à l'interface par quatre points sensibles à proximité de la terminaison C de chaque sous-unité dans un dimère traversant la membrane. Nous masqué la capacité de liaison hydrogène de PST individuels ou multiples par 1-méthylation du noyau indole et a examiné les changements structurels et fonctionnels utilisant spectroscopie de dichroïsme circulaire, chromatographie d'exclusion stérique, à l'état solide (2) H spectroscopie RMN, et l'analyse de canal unique. N-méthylation provoque des changements distincts dans la préférence conformationnelle sous-unité, formant canal propension, la conductance de canal unique et la durée de vie, et la moyenne des orientations noyau indole dans les canaux traversant la membrane. L'étendue de l'oscillation anneau local dynamique n'augmente pas, et peut diminuer légèrement, lorsque le NH indole est remplacé par le non-liaison hydrogène et plus volumineux et hydrophobe N-CH (3) du groupe. Les changements dans les préférences conformationnelles, qui sont associés à un changement dans la répartition des résidus aromatiques à travers la bicouche, sont similaires à ceux observés précédemment avec Trp -> Phe substitutions. Nous concluons que la liaison hydrogène NH indole est d'une importance majeure pour le pliage des canaux de gramicidine. Les changements dans la perméabilité aux ions, cependant, sont tout à fait différent pour Trp -> Phe et Trp -> 1-méthyl-tryptophane substitutions, ce qui indique que le moment dipolaire indole et peut-être aussi la taille du cycle et sont importantes pour la perméation des ions à travers ces canaux.

Donnez Votre Avis Sur "Simulations énergie Libre De L'occupation Ion Simple Et Double Dans La Gramicidine A" [J. Chem. Phys. 126, 105 103 (2007)]

The Journal of Chemical Physics. Jun, 2008  |  Pubmed ID: 18554067

Dans un article récent publié par Bastug et Kuyucak [J. Chem. Phys.126, 105103 (2007)] ont étudié les facteurs qui affectent l'occupation microscopiques ion double dans le canal gramicidine. L'analyse basé principalement sur le potentiel à une dimension de la force moyenne d'ions le long de l'axe du canal (le profil dite énergie libre de l'ion le long de l'axe de canal), ainsi que sur le calcul de la constante d'équilibre de liaison les ions dans le canal de sites de liaison. Il est l'objet de cette communication afin de clarifier cette question.

Le Modèle à Deux Membranes De Transport épithélial: Koefoed-Johnsen Et Ussing (1958)

The Journal of General Physiology. Dec, 2008  |  Pubmed ID: 19029371

Règlement Bicouche Lipidique De La Fonction Des Protéines Membranaires: Les Canaux De Gramicidine Comme Sondes Moléculaires De La Force

Journal of the Royal Society, Interface / the Royal Society. Mar, 2010  |  Pubmed ID: 19940001

Fonction des protéines membranaires est régulée par la composition bicouche lipidique hôte. Ce règlement peut dépendre des interactions chimiques spécifiques entre protéines et molécules individuelles dans la bicouche, ainsi que sur les interactions non spécifiques entre les protéines et la bicouche se comporter comme une entité physique avec collectives propriétés physiques (par exemple l'épaisseur, la courbure intrinsèque ou monocouche modules élastiques) . Des études dans des systèmes modèles physico-chimiques ont montré que les changements dans bicouches propriétés physiques peuvent réguler la fonction des protéines membranaires en modifiant le coût énergétique de la déformation bicouche associée à un changement conformationnel des protéines. Ce type de réglementation est bien caractérisé, et son élucidation mécanistique est un domaine interdisciplinaire en bordure de la physique, la chimie et la biologie. Changements dans la composition des lipides qui modifient les propriétés physiques (bicouche, y compris le cholestérol, les acides gras polyinsaturés, et d'autres métabolites lipidiques amphiphiles) réglementer un large éventail de protéines membranaires dans une apparence de manière non spécifique. Les points communs des changements dans la fonction des protéines suggère un mécanisme physique sous-jacente, et des études récentes montrent qu'au moins quelques-uns des changements sont causés par altérés bicouches propriétés physiques. Cette avance est en raison de l'introduction de nouveaux outils pour l'étude de la réglementation bicouche lipidique de la fonction des protéines. La présente étude fournit une introduction à la régulation de la fonction des protéines membranaires par les propriétés physiques bicouches. En outre, nous décrivent l'utilisation de canaux de gramicidine comme sondes moléculaires pour l'étude de la force de ce mécanisme, avec une capacité unique de distinction entre les conséquences des changements de courbure monocouche et bicouche modules élastiques.

Etes-MD-PhD Programmes Atteindre Leurs Objectifs? Une Analyse Des Choix D'une Carrière Par Les Diplômés De 24 MD-PhD Programmes

Academic Medicine : Journal of the Association of American Medical Colleges. Apr, 2010  |  Pubmed ID: 20186033

Programmes de formation MD-PhD de fournir une approche intégrée pour la formation des médecins-chercheurs. Le but de cette étude était de caractériser le cheminement de carrière prises par des élèves du programme MD-PhD au cours des 40 dernières années et identifier les tendances qui influent sur leur succès.

Dépistage Pour Les Petites Molécules Des Bicouche Potentiel à Modifier L'aide D'un Test Basé Sur La Fluorescence Gramicidine

Assay and Drug Development Technologies. Aug, 2010  |  Pubmed ID: 20233091

Beaucoup de médicaments et d'autres petites molécules utilisées pour moduler la fonction biologique sont des amphiphiles qui s'adsorbent à l'interface bicouche / solution et ainsi modifier les propriétés bicouches lipidiques. Ceci est important car les protéines membranaires sont énergiquement couplé à leur bicouche d'accueil par des interactions hydrophobes. Changements dans les propriétés bicouches ainsi altérer la fonction des protéines membranaires, qui fournit un mécanisme possible pour "hors-cible" effets des médicaments. Nous avons précédemment montré que les canaux formés par les gramicidines linéaires sont des sondes appropriées pour les changements de propriétés bicouche lipidique, telle qu'elle est vécue par une bicouche couvrant protéines. Désormais, nous présentons un test basé sur la gramicidine fluorescence pour les modifications des propriétés bicouches. Le test est basé sur la mesure de l'évolution temporelle de la trempe de fluorescence dans un fluorophore chargés de grandes vésicules unilamellaires, en raison de l'entrée d'un canal gramicidine-perméable extincteur. La méthode est évolutive et adaptée pour les deux études mécanistes et criblage à haut débit pour bicouche perturbant, potentiels effets hors-cible, ce qui nous illustrons en utilisant la capsaïcine (Cap) et d'autres composés.

Une étude Expérimentale Et Théorique De La Solvatation Des Ions Dans Le Liquide N-méthylacétamide

Journal of the American Chemical Society. Aug, 2010  |  Pubmed ID: 20681718

La plupart des simulations biomoléculaires actuelles sont basées sur les fonctions d'énergie potentielle qui traitent l'énergie électrostatique comme une somme de paires interactions coulombiennes entre efficaces fixes charges atomiques. Ce rapprochement, dans lequel plusieurs corps des effets de polarisation induits sont inclus dans un chemin moyen, devrait être satisfaisante pour un large éventail de systèmes, mais moins précis pour les processus impliquant le transfert et le partage des ions entre des environnements hétérogènes. Les limites de ces fonctions d'énergie potentielle sont peut-être le plus évident dans les études de perméation d'ions à travers les canaux membranaires. Dans de nombreux cas, le pore est si étroite que l'ion pénétrant doit faire la plupart de ses molécules d'eau environnantes et la perte énergétique importante en raison de la déshydratation doit être compensée par la coordination avec les atomes de protéines. Interactions de cations avec oxygènes protéines carbonyle du squelette, en particulier, jouent un rôle essentiel dans plusieurs importantes chaînes biologiques. Dans un premier temps pour relever le défi de développer une comptabilité exacte explicite pour les effets de polarisation provoquée, le présent travail combine des expériences et des calculs de caractériser les interactions des ions alcalins et d'halogénures avec la N-méthylacétamide choisi pour représenter la liaison peptidique. A partir des mesures de solubilité, nous extrayons les énergies de solvatation libres de KCl et de NaCl dans le liquide N-méthylacétamide. Modèles polarisables sur la base de l'oscillateur de Drude sont ensuite développées et comparées avec les données disponibles initio expérimentales et ab. Le bon accord pour une gamme de propriétés structurales et thermodynamiques dans les phases gazeuse et condensée suggère que les modèles polarisables fournir une représentation exacte de l'ion-amide interactions dans les systèmes biologiques.

Groupes Polaires Dans Les Canaux Membranaires: Les Conséquences Du Remplacement De Alanines Avec Serines En Traversant La Membrane Chaînes Gramicidine

Biochemistry. Aug, 2010  |  Pubmed ID: 20695525

Pour explorer les conséquences d'enterrer polaires, formant des liaisons hydrogène des groupes hydroxyles dans le noyau hydrocarboné de la bicouche lipidique des membranes, nous avons examiné les effets structurels et fonctionnels de l'alanine-à-sérine substitutions dans une bicouche couvrant les canaux de gramicidine. Un natif Ala a été remplacée par Ser à la position 3 ou 5 dans la gramicidine A (gA) séquence: formyl-VG (2) A (3) LA (5) VVVWLWLWLW-éthanolamide (d-résidus soulignés). Dans les dimères tête-à-tête qui forment le conducteur, traversant la membrane GA, ces positions de séquence sont situés à proximité du centre bicouche lipidique (et l'interface sous-unité). Les substitutions de séquence aux positions 3 et 5 ont été testés dans le cadre d 'avoir soit Gly ou D-Ala à la position 2, parce que D-Ala (2) provoque la durée de vie de canaux pour augmenter 3 fois plus par rapport à Gly (2) et [Mattice Al. (1995) Biochimie 34, 6827]. Taille-exclusion chromatogrammes et spectres de dichroïsme circulaire montrent que le remplacement Ala -> Ser sont bien tolérés et ont peu d'effet sur la structure de canal. Dans les bicouches planes, les gramicidines Ser-substitués former des canaux bien définis, avec des conductances de cations qui sont approximativement 60% de celles des canaux de référence. Les canaux Ser-substitués sont structurellement équivalent à canaux gramicidine indigènes, comme en témoigne la formation de canaux hétérodimères entre une sous-unité Ser contenant et une sous-unité gramicidine natif. Ces canaux hybrides présentent de rectification, imputable au placement asymétrique du groupe hydroxyle Ser seule par rapport au centre bicouche. Par rapport aux canaux correspondants de référence Ala contenant, les résidus Ser polaires diminuer les analogues des canaux formant la puissance de 3 ordres de grandeur, indiquant une pénalité substantielle énergique (environ 15 kJ / mole) pour enterrer la chaîne latérale Ser polaire dans la bicouche noyau hydrophobe.

Règlement Amphiphile De Fonction Du Canal Ionique Par Des Changements Dans Le Printemps Bicouche Constant

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Aug, 2010  |  Pubmed ID: 20713738

De nombreux médicaments sont des amphiphiles que, en plus de la liaison à une protéine cible particulier, adsorbé sur les bicouches lipidiques à cellules à membrane et de modifier les propriétés physiques intrinsèques bicouches (par exemple, une épaisseur bicouche, la courbure monocouche, et les modules élastiques). Ces changements peuvent moduler la fonction des protéines membranaires en modifiant le coût énergétique (deltag (bicouche)) des déformations bicouches associés aux changements de conformation des protéines qui impliquent l'interface protéine-bicouche. Mais amphiphiles ont des effets complexes sur les propriétés physiques de bicouches lipidiques, ce qui signifie que la variation nette des deltag (bicouche) ne peut pas être prédit à partir des mesures de changements isolés dans de telles propriétés. Ainsi, la contribution bicouche à la réglementation promiscuité des protéines membranaires par des médicaments et d'autres amphiphiles reste inconnue. Pour surmonter ce problème, nous utilisons la gramicidine A canaux (GA) en tant que sondes de force moléculaires permettant de mesurer l'effet net d'amphiphiles, à des concentrations souvent utilisés dans la recherche biologique, sur la réponse élastique bicouche à un changement dans la longueur hydrophobe d'une protéine intégrée. Les effets d'amphiphiles structurellement différents peuvent être décrites par des changements dans un ressort bicouche phénoménologique constante (H (B)) qui synthétise les propriétés élastiques bicouches, telle qu'elle est détectée par une protéine transmembranaire bicouche. Amphiphile changements induits dans H (B), mesurés au moyen des canaux gA d'une longueur particulière, prédire quantitativement les changements dans la durée de vie pour les canaux d'une longueur différente - ainsi que les changements dans l'inactivation des canaux sodiques voltage-dépendants dans les cellules vivantes. L'utilisation de canaux de gA comme sondes moléculaires de force fournit un outil pour les études quantitatives, prédictives de bicouche à médiation régulation de la fonction des protéines membranaires par amphiphiles.

Cholestérol Module Les Effets Membranaires Et L'organisation Spatiale De La Membrane De Pénétration Des Ligands De Récepteurs Couplés Aux Protéines G

The Journal of Physical Chemistry. B. Sep, 2010  |  Pubmed ID: 20804205

Les ligands de certaines protéines G couplées récepteurs (GPCR) sont solubles à membrane et à atteindre leur cible à partir de la bicouche lipidique. Composition lipidique et de la dynamique sera donc moduler l'activité de ces récepteurs, mais les rôles spécifiques de composants lipidiques, y compris le cholestérol omniprésente (Chol), ne sont pas claires. Nous avons sondé l'organisation et la dynamique d'un tel ligand lipidique bicouche-pénétrant, le ligand endogène du récepteur κ-opioïde (KOR) dynorphine A (1-17) (Dyna), en utilisant la dynamique moléculaire (MD) des simulations de Dyna en le taux de cholestérol-appauvri et des membranes modèles cholestérol enrichis. Dyna se trouve à pénétrer en profondeur dans la dimyristoylphosphatidylcholine de fluide (DMPC) bicouches et réside avec son extrémité N-terminale d'hélice à ~ 6 Å écart du plan médian bicouche, dans une orientation inclinée, à une ~ 50 ° d'angle par rapport à la membrane normale. Par contre, à l'intérieur Dyna DMPC / cholestérol Chol membranes avec 20% (DMPC / Chol) est situé avec son segment hélicoïdal ~ 5 Une. Supérieur, soit plus proche de l'interface lipide / eau et dans une orientation verticale relativement La membrane DMPC montre une plus grande éclaircie autour de l'insertion et permet une plus forte affluence de l'eau à l'intérieur du noyau hydrocarboné que les membranes DMPC / Chol. Concernant ces résultats aux données sur les résidus de GPCR clés qui ont été impliqués dans les interactions avec la membrane d'insertion ligands GPCR, nous concluons que la position de Dyna dans le DMPC / Chol, mais pas dans le plus pur DMPC, en corrélation avec les voies GPCR généralement proposés d'entrée de ligands. Nos prédictions de fournir une explication possible mécaniste des raisons pour lesquelles Dyna contraignant pour KOR, et l'activation subséquente du récepteur, est facilitée par le taux de cholestérol-environnements enrichis. Une description quantitative des déformations membranaires induites par Dyna est obtenu avec un théorie du continuum des déformations membranaires (CTMD) qui est basé sur un appariement hydrophobe. Comparaison avec les données MD révèle l'importance de la contribution des lipides queue de l'énergie d'emballage dans les mélanges DMPC / Chol dans la prédiction de forme de la membrane d'équilibre autour de Dyna. Sur cette base, des corrections spécifiques sont introduits à ce terme d'énergie dans le cadre CTMD, étendant ainsi l'applicabilité du cadre CTMD aux mélanges radeaux lipidiques et de leurs interactions avec les protéines et leurs ligands GPCR.

Programmes De Formation Médicale Scientist: Le Financement Fédéral Offre Un Soutien Et D'innovation Disques

Academic Medicine : Journal of the Association of American Medical Colleges. Oct, 2010  |  Pubmed ID: 20881674

Energétique De Double-ion D'occupation Dans La Gramicidine A-Channel

The Journal of Physical Chemistry. B. Nov, 2010  |  Pubmed ID: 20939567

Pour comprendre les énergies de double-ion occupation gramicidine A (GA) des canaux, le potentiel de force moyenne 2D (PMF) est calculé pour deux ions à différentes positions le long de l'axe du canal. Les sections de cette PMF 2D sont comparées aux ions d'un CMR de mettre en évidence l'effet d'un ion sur la dynamique de perméation de l'autre. Il est constaté que, si le premier ion reste sur un côté dans le canal, le second ion doit passer sur un obstacle supplémentaire à se déplacer dans le site externe de liaison. Dans le même temps, les deux externes et internes des sites de liaison pour le second ion deviennent moins profondes que celles de la CMR d'un ion. Le calcul ion-ion répulsion pour un canal doublement occupée est d'environ 2 kcal / mol, en bon accord avec les estimations antérieures expérimentales. Le nombre de molécules d'eau à l'intérieur du canal et de leur moment dipolaire sont calculés à interpréter les énergies de double-ion d'occupation. Que les premiers ions se déplace dans le site de liaison extérieure, puis plus loin dans le canal, les atomes d'oxygène de l'fichier unique colonne d'eau dans le canal sont orientées pour pointer vers l'ion. La distribution des moments observée dipôle d'un canal occupé isolément ne dispose que d'un pic pointu, et l'alignement de l'eau est essentiellement parfait une fois l'ion trouve dans le site interne de liaison. Pour cette raison, il ya une perte d'énergie pour accueillir un second ion à l'extrémité opposée du canal.

Les Cellules Sur Le MEND: Approfondir Le Rôle Des Forces Lipidiques Dans Le Trafic Membranaire

The Journal of General Physiology. Feb, 2011  |  Pubmed ID: 21242298

Perspectives Sur: Sélectivité Ionique

The Journal of General Physiology. May, 2011  |  Pubmed ID: 21518827

L'interface Membrane Dicte Rôles D'ancrage Différents Pour "Paire Intérieure" Et "Paire Extérieure" Tryptophane Anneaux Indole Dans La Gramicidine A Chaînes

Biochemistry. Jun, 2011  |  Pubmed ID: 21539360

Nous avons étudié les effets de la substitution de deux des quatre tryptophanes (l '«intérieur paire" Trp (9) et Trp (11) ou la «paire extérieure" Trp (13) et Trp (15)) dans gramicidine A (GA) canaux. Les préférences conformationnelles des analogues de gA doublement substitués ont été évaluées en utilisant la spectroscopie de dichroïsme circulaire et chromatographie d'exclusion stérique, qui montrent que les tryptophanes intérieures 9 et 11 sont critiques pour la préférence conformationnelle de l'AG dans les membranes bicouches lipidiques. [Phe (13,15)] GA conserve largement la structure simple brin canal hélicoïdal, tandis que [Phe (9,11)] GA existe principalement sous forme double brin conformères. Dans ce contexte, le (2) H spectres RMN de tryptophanes marquées ont été utilisées pour examiner les changements de la moyenne des orientations cycle indole, induites par les substitutions de Phe et par le changement de préférence conformationnelle. En utilisant une méthode pour l'étiquetage en deutérium de gaz déjà synthétisés, nous avons introduit le deutérium de manière sélective sur des positions C2 et C5 des anneaux restants indole du tryptophane dans les analogues substitués gA pour l'état solide (2) la spectroscopie RMN. Les changements (le moins possible) dans l'orientation et le mouvement global de chaque cycle indole ont été estimées à partir des spectres expérimentaux. Quel que soit le mélange de plis dorsaux, les orientations noyau indole observées dans les analogues sont semblables à ceux trouvés précédemment pour GA. Les deux Phe-substitués analogues forme simple brin canaux, à en juger par la formation de canaux hétérodimères avec le GA natif. [Phe (13,15)] GA ont Na (+) des courants qui sont ~ 50% et la durée de vie qui sont ~ 80% de ceux des chaînes gA indigènes. Le conformère double brin (s) de [Phe (9,11)] gA ne pas former des canaux détectables. Le mineur simple brin population de [Phe (9,11)] GA forme des canaux avec Na (+) des courants qui sont des durées d'environ 25% et un seul canal qui sont ~ 300% de celles des canaux gA indigènes. Nos résultats suggèrent que Trp (9) et Trp (11), quand "atteindre" pour l'interface, ont tendance à conduire à la fois de pliage monomère (pour «ouvrir» un canal) et la dissociation du dimère (de "fermer" un canal). En outre, les dipôles de Trp (9) et Trp (11) sont relativement plus important pour la conductance à canal unique sont que les dipôles de Trp (13) et Trp (15).

Gramicidine A Dynamics Chaîne De Squelette Et Side évaluée Par Des Simulations De Dynamique Moléculaire Et Résonance Magnétique Nucléaire. II: Résonance Magnétique Nucléaire

The Journal of Physical Chemistry. B. Jun, 2011  |  Pubmed ID: 21574558

Propriétés dynamiques en sont importantes pour comprendre la fonction des protéines et sont accessibles à des mesures de relaxation RMN. L'objectif de cette étude est d'étudier les dynamiques internes qui se produisent dans gramicidine A (GA) des canaux afin de fournir des données expérimentales de référence pour la comparaison avec les résultats de simulations de dynamique moléculaire. Nous avons donc synthétisé plusieurs (15) N-isotopes enrichis échantillons gA, couvrant tous les résidus du squelette ainsi que les chaînes latérales de Trp indoliques pour des expériences de relaxation RMN. Sur la base de l'(15) N spectres RMN pour les échantillons étiquetés gA incorporés dans le dodécylsulfate de sodium (SDS) micelles, nous avons déterminé T (1), T (2), et hétéronucléaires valeurs NOE pour la colonne vertébrale et indole (15) groupes NH. Les résultats indiquent que le SDS-incorporé gA canal est une structure sans contrainte en particulier "floppy" région. Les observables RMN, en particulier ceux des groupes du squelette, sont bien prédite par les simulations de dynamique moléculaire dans l'article qui l'accompagne (DOI 10.1021/jp200904d).

Gramicidine A Dynamics Chaîne De Squelette Et Side évaluée Par Des Simulations De Dynamique Moléculaire Et Résonance Magnétique Nucléaire. I: Simulations De Dynamique Moléculaire

The Journal of Physical Chemistry. B. Jun, 2011  |  Pubmed ID: 21574563

Gramicidine A (GA) des canaux de fournir un système idéal pour tester la dynamique moléculaire (MD) des simulations de protéines membranaires. Les lignes du squelette peptidique une pores sélective de cations, et en raison de la taille du canal petite, moyenne et la structure mesure des fluctuations de tous les atomes dans le peptide influencera perméation d'ions. Cela soulève la question de savoir comment bien les champs de force moléculaires mécaniques utilisés dans les simulations de dynamique moléculaire et le potentiel de force moyenne (PMF) calculs peuvent prédire la structure et la dynamique ainsi que la perméation d'ions. Pour répondre à cette question, nous avons entrepris une étude comparative de résonance magnétique nucléaire (RMN) observables prédite par simulations de dynamique moléculaire entièrement atomistiques sur un dimère gA noyées dans une dodécylsulfate de sodium (SDS) micelle avec les mesures de l'épine dorsale gA dimère et du tryptophane dynamique des chaînes latérales en utilisant une solution à l'état (15) N RMN sur gA dimères dans la SDD micelles (Vostrikov, VV; Gu, H.; Ingolfsson, HI; Hinton, JF; Andersen, OS; Roux, B.; Koeppe, RE, II J.. Phys Chem. B2011, les DOI 10.1021/jp200906y, l'article qui l'accompagne). Cette comparaison nous permet d'examiner la robustesse des simulations de dynamique moléculaire effectuées en utilisant des champs de force différents, ainsi que leur capacité à prédire les caractéristiques importantes de la chaîne gA. Nous constatons que MD est capable de prédire des observables RMN, y compris les paramètres d'ordre généralisées (S (2)), le (15) N spin-réseau (T (1)) et spin-spin (T (2)) des temps de relaxation, et le (1) H-(15) N nucléaire effet Overhauser (NOE), avec une précision remarquable. Pour examiner plus avant comment les différences dans les champs de force peuvent affecter la conductance du canal, nous avons calculé la CMR pour K (+) et Na (+) la perméation à travers un canal de gA dans un dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) bicouche. Dans ce cas, nous constatons que MD est moins bien réussi à prédire quantitativement la conductance à canal unique.

Linéaires Taux D'équilibre Des Relations Découlant De Ion Channel-bicouche Couplage énergétique

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Aug, 2011  |  Pubmed ID: 21768343

Linéaires taux d'équilibre (RE) les relations, également connu sous le nom linéaires d'énergie libre, les relations sont largement observés dans les réactions chimiques, y compris le repliement des protéines, catalyse enzymatique, de déclenchement et d'canal. Malgré l'apparition généralisée des relations RE linéaires, les principes qui sous-tendent la relation linéaire entre l'évolution de l'activation et l'énergie d'équilibre dans les réactions macromoléculaires restent énigmatiques. Lors de l'examen du règlement amphiphile de déclenchement canal gramicidine dans des bicouches lipidiques, nous avons constaté que le processus de déclenchement pourrait être décrite par une relation RE linéaire avec une interprétation géométrique simple. Cette description est possible parce que le processus de blocage fournit une réaction bien compris, dans lequel des changements structurels dans une protéine modèle bicouche-intégré peut être étudié au niveau molécule unique. Il est ainsi possible d'obtenir des informations quantitatives sur les énergies de l'état de transition de réaction et sa position sur une coordonnée spatiale. Il s'avère que la relation RE linéaire pour la gramicidine monomère-dimère réaction peut être comprise, et la relation quantitative entre les variations de l'énergie d'activation et de l'énergie d'équilibre peut être interprétée, en tenant compte des effets de amphiphiles sur les changements dans l'énergie élastique associée à bicouche ouverture de porte de canal. Nous ne sommes pas conscients du fait que une explication mécanistique simple similaire d'une relation linéaire RE a été prévu pour une réaction chimique dans une macromolécule. Relations RE devrait généralement être utile pour examiner comment les changements induits par amphiphile dans les propriétés bicouches moduler le repliement des protéines de membrane et de la fonction, et pour distinguer entre effets directs (par exemple, due à la liaison) et indirects (bicouche médiée) des effets.

Sensibilisateurs à L'insuline Thiazolidinedione Modifier Les Propriétés Bicouche Lipidique Et Dépendant De La Tension De Fonction Canal Sodium: Implications Pour La Découverte Du Médicament

The Journal of General Physiology. Aug, 2011  |  Pubmed ID: 21788612

Les thiazolidinediones (TZD) sont utilisés dans le traitement du diabète sucré de type 2. Leurs effets canoniques sont médiés par l'activation du proliférateurs de peroxysomes récepteur activé γ (PPARy) facteur de transcription. En plus des effets induits par l'activation des gènes, les TZD provoquer aiguës, la transcription indépendantes des changements dans divers processus de transport membranaire, y compris le transport du glucose, et ils modifient la fonction d'un groupe diversifié de protéines membranaires, y compris les canaux ioniques. La base de ces effets hors-cible est inconnue, mais les TZD sont hydrophobes / amphiphile et s'adsorbent à l'interface bicouche-eau, ce qui va modifier les propriétés bicouche, ce qui signifie que les TZD peut altérer la fonction des protéines membranaires par des mécanismes faisant intervenir bicouche. Nous avons donc cherché à savoir si les TZD modifier les propriétés bicouches lipidiques suffisamment pour être détectée par une bicouche couvrant protéines, en utilisant la gramicidine A (gA) canaux en tant que sondes. Les TZD modifié bicouche propriétés élastiques avec des puissances qui ne correspondaient pas à leur affinité pour PPARy. À des concentrations où ils modifiés gA canal de fonction, ils ont également modifié la fonction des canaux sodiques voltage-dépendants, la production d'un inhibition prepulse-dépendante actuelle et hyperpolarisant déplacement de la courbe d'inactivation l'état d'équilibre. Les variations de la courbe d'inactivation produite par les autres amphiphiles TZD et peut être superposée par les tracé en fonction des variations de la durée de vie de canal gA. Les coefficients de partage des TZD dans des bicouches lipidiques ont été mesurées en utilisant la calorimétrie de titration isotherme. Le modificateur bicouche plus puissant, la troglitazone, modifie les propriétés bicouches à des concentrations cliniquement pertinentes gratuits; les moins puissants, modificateurs de bicouches pioglitazone et la rosiglitazone, ne le font pas. La différence TZD autres testés, la ciglitazone se comporte comme un anion hydrophobe et modifie la gA monomère-dimère d'équilibre par plus d'un mécanisme. Nos résultats fournissent un mécanisme possible pour certains effets hors-cible d'un groupe important de médicaments, et soulignent l'importance d'explorer les effets de bicouches médicaments candidats au début de développement de médicaments.

De L'alcool Effets Sur Les Propriétés Bicouche Lipidique

Biophysical Journal. Aug, 2011  |  Pubmed ID: 21843475

Les alcools sont des modulateurs connus de propriétés bicouches lipidiques. Leurs effets biologiques ont longtemps été attribuées à leurs bicouche modificateurs d'effets, mais les alcools peuvent également altérer la fonction des protéines à travers les interactions entre protéines directs. Cela soulève la question: Avez-actions biologiques de l'alcool surtout le résultat d'directes protéine-alcool interactions ou de changements d'ordre général dans les propriétés de la membrane? L'efficacité d'alcools de longueurs de chaîne différentes tend à présenter un effet de coupure dite (c.-à-augmentant la puissance d'une longueur de chaîne accrue, qui que par la suite les niveaux de rabais). Le seuil varie en fonction du dosage, et de nombreux mécanismes ont été proposés tels que: la taille limitée du site d'interaction protéine-alcool, l'alcool solubilité limitée, et une chaîne dépendant de la longueur bicouche lipidique d'alcool interaction. Pour répondre à ces questions, nous avons déterminé la puissance bicouche modification de 27 alcools aliphatiques en utilisant un dosage basé sur la fluorescence gramicidine. Tous les alcools testé (avec des longueurs de chaîne de 1-16 atomes de carbone) modifier les propriétés bicouches, telle que détectée par un canal s'étendant bicouche-. La bicouche de modification de la puissance des échelles alcools à chaîne courte de façon linéaire avec leur séparation bicouche; la puissance s'effile à longueurs de chaîne supérieur, et éventuellement change de signe pour les alcools à chaîne plus longue-, démontrant un effet de coupure d'alcool dans un système qui a pas d'alcool -poche de liaison.

Effets De Catéchines Du Thé Vert Sur La Fonction Canal Gramicidine Et Changements Dans Les Propriétés Présumées Bicouches

FEBS Letters. Oct, 2011  |  Pubmed ID: 21896274

Avantages pour la santé du thé vert ont été attribués à ses polyphénols principaux, les catéchines: (-)-épigallocatéchine gallate (EGCG), (-)-épicatéchine gallate (ECG), (-)-épigallocatéchine (EGC), et l'épicatéchine (CE). Les catéchines (surtout EGCG) modulent une large gamme de molécules biologiquement importantes, y compris de nombreuses protéines membranaires. Pourtant, on sait peu au sujet de leur mécanisme (s) d'action. Nous avons testé les catéchines des bicouche modifier la puissance à l'aide de gramicidine A (GA) canaux en tant que sondes de force moléculaires. Tous les catéchines modifier la fonction du canal gA et modifier les propriétés bicouche, avec une gamme de 500 fois en puissance (EGCG> ECG »EGC> CE). En outre, le groupe gallate provoque un blocage de courant, comme en témoigne la baisse par de brèves transitions en cours (clignote).

La Modélisation Quantitative Des Déformations Membranaires Protéines Membranaires Par Multihelical: Application Aux Récepteurs Couplés Aux Protéines G

Biophysical Journal. Nov, 2011  |  Pubmed ID: 22067146

L'interprétation des résultats expérimentaux de la dépendance de la fonction des protéines de membrane sur les propriétés du milieu membrane lipidique appelle une fonction du coût de l'énergie de la protéine-bicouches interactions, y compris la disparité hydrophobe protéine-bicouche. Nous présentons une nouvelle (à notre connaissance) multi approche computationnelle pour quantifier l'inadéquation hydrophobe axée sur le remodelage de bicouches membranaires par des protéines membranaires multihelical. La méthode tient compte à la fois pour l'énergie remodelage des membranes et la contribution de l'énergie de toute partielle (incomplète) la lutte contre le décalage hydrophobe par remodelage des membranes. Dépasser les limites précédentes, il permet des déformations bicouches radialement asymétriques produites par des protéines multihelical, et prend en compte les irréguliers protéines membranaires frontières. L'approche est illustrée par l'application de deux récepteurs couplés aux protéines G: rhodopsine dans les bicouches de différentes épaisseurs, et la sérotonine 5-HT (2A) récepteur lié à des ligands pharmacologiquement différentes. L'analyse des résultats identifie l'exposition résiduelle qui n'est pas atténué par l'adaptation de la bicouche, et sa quantification à des segments transmembranaires spécifiques est montré à prévoir des interfaces de contact favorables dans des tableaux oligomères. En outre, nos résultats suggèrent comment distincte induite par le ligand conformations des récepteurs couplés aux protéines G peuvent susciter différentes réponses fonctionnelles à travers des effets différentiels sur l'environnement membranaire.