Ett internationellt team av forskare vid Institute for Molecular Science i Japan och Max Planck Institute of Biophysics i Tyskland har avslöjat en jontransportmekanism av natrium/proton antiporter genom att simulera dess rörelse. Baserat på simuleringarna, de har konstruerat en snabbare transportör genom att göra mutation på "grinden" på transportören.

Na+/H+ antiporterare byter natriumjoner och protoner över cellmembranet för att kontrollera pH, jonkoncentrationer och cellvolym, som är kopplat till ett brett spektrum av sjukdomar från hjärtsvikt till autism. Forskare har nu utformat en snabbare Na+/H+ antiporter baserad på simuleringarna.

Ett internationellt team av forskare, forskarassistent Kei-ichi Okazaki vid Institute for Molecular Science och grupper av professorer Gerhard Hummer och Werner Kühlbrandt vid Max Planck Institute of Biophysics, har beskrivit en jontransportmekanism för det archaeala Na ⁺ /H ⁺ antiporter PaNhaP i atomär detalj med hjälp av molekylära dynamiksimuleringar. Baserat på simuleringarna, de upptäckte ett par rester som fungerar som en port till jonbindningsstället. Vidare, de fann att en mutation som försvagar porten gör transportören dubbelt så snabb som vildtypen. Verket publicerades i Naturkommunikation den 15 april, 2019.

"Det var förvånande att mutationen gör transportören snabbare, "Okazaki säger." Hastigheten tyder på att porten balanserar konkurrerande krav på trohet och effektivitet. "Porten upptäcktes genom simuleringar där de använde en metod som kallas övergångsvägprovtagning för att övervinna det enorma tidsskillnaden mellan sekundskala jonbyte och mikrosekundssimuleringar. Simuleringarna fångade jontransporterande händelser, vilket inte är möjligt med konventionella simuleringar.

"Vi skulle vilja förstå konstruktionsprinciper för transportörer, hur de känner igen sina underlag och hur de kontrollerar transporthastigheter, "Okazaki säger." Dessa mekanistiska förståelser kan hjälpa till att utveckla läkemedel för att bota transportörrelaterade sjukdomar i framtiden. "