Výsledky poskytujú základný rámec chápania úlohy ryanodínových receptorov v regulácii svalovej práce v zdraví aj v chorobe.
Sprava Dr. Alexandra Zahradníková s manželom a spoluautorom článku Dr. Ivanom Zahradníkom a dcérou Alexandrou Zahradníkovou ml. Zdroj: BMC SAV. Foto: E. Rybárová, BMC SAV
Inovatívny prístup k analýze zložitých biomolekúl, ktorý otvára nový smer výskumu liečiv chrániacich pred náhlou srdcovou smrťou, zverejnili v týchto dňoch výskumníci a výskumníčky z oddelenia bunkovej kardiológie Biomedicínskeho centra SAV, v. v. i., pod vedením Alexandry Zahradníkovej v špičkovom vedeckom časopise PLOS Computational Biology.
„Naše výsledky riešia vzťah medzi štruktúrou a funkciou zložitých biomolekúl a poskytujú základný rámec chápania úlohy ryanodínových receptorov v regulácii svalovej práce v zdraví aj v chorobe,“ približuje hlavná autorka článku Dr. Alexandra Zahradníková.
„To umožňuje preskúmať nový smer výskumu liečiv chrániacich nás pred niektorými typmi náhlej srdcovej smrti alebo náhleho prehriatia organizmu vyvolaného anestézou,“ dodáva.
Vzťah medzi štruktúrou a funkciou biomolekúl je kľúčový v otázke pochopenia ich úlohy v živých organizmoch. Ryanodínové receptory hrajú ústrednú rolu vo funkcii srdcových a kostrových svalov. Napriek množstvu experimentálnych údajov získaných v ostatných desaťročiach zostával vzťah medzi ich štruktúrou a funkciou nepochopený, čo bránilo vývoju účinnej liečby život ohrozujúcich ochorení srdca a svalov.
Molekulový model funkcie ryanodínového receptora
V tejto štúdii výskumníčky a výskumníci využili najmodernejšie výpočtové techniky na analýzu publikovaných štruktúr srdcových a kostrových foriem ryanodínových receptorov so zameraním na reguláciu ich otvárania iónmi vápnika a horčíka.
Odhalili aktivačné a inhibičné dráhy, ktoré spájajú miesta nadväzovania týchto iónov s molekulovými vrátkami, ktorých pohyb dávkuje množstvo iónov vápnika v bunke podľa požadovanej sily svalovej práce. Získané poznatky o štruktúre využili na vytvorenie molekulového modelu funkcie ryanodínového receptora, ktorý bol schopný reprodukovať experimentálne pozorovania viacerých nezávislých laboratórií.
Funkcia ryanodínového receptora – iónového kanála srdcových a kostrových svalových buniek – je riadená nadviazaním dvojmocných iónov na ich aktivačné a inhibičné miesta. Obrázok ukazuje model molekulovej štruktúry ryanodínového receptora s farebne zvýraznenými alosterickými dráhami, ktoré spájajú väzbové miesta iónov s vrátkami otvárajúcimi kanál. Tieto štruktúrne interakcie boli transformované do termodynamického modelu funkcie kanála, znázorneného rovnicami na povrchu sklenenej gule. Zdroj: BMC SAV. Kredit: Alexandra Zahradníková a Ivan Zahradník, BMC SAV © CC-BY Creative Commons Attribution License
Vedecký časopis PLOS Computational Biology prináša práce výnimočného významu, ktoré posúvajú naše chápanie živých systémov využitím inovatívnych výpočtových metód vrátane umelej inteligencie. Nachádza sa v prvom decile v odbore matematika – modelovanie a simulácie podľa databázy SCIMAGO.
Zdroj: Biomedicínske centrum SAV, v. v. i.
Text: Dr. I. Zahradník, BMC SAV; E. Rybárová, BMC SAV
(zh)
