โมเดลเชิงโครงสร้างของโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้าของช่องโซเดียมในแบคมีเรียโดยอาศัยข้อมูลจากเทคนิคอีพีอาร์และการติดสปินที่ตำแหน่งจำเพาะต่างๆ บนโปรตีน : รายงานวิจัย

Abstract

กระบวนการการส่งสัญญาณเชิงกระแสไฟฟ้าของระบบประสาทหรือการตอบสนองสิ่งเร้าอาศัยการเปิดและปิดโพรงของโซเดียมและโพแทสเซียมแชนแนลซึ่งเป็นเมมเบรนโปรตีนเพื่อลำเลียงไอออนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ การลำเลียงไอออนด้วยโซเดียมแชนแนลชนิดทำงานตามความต่างศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างท่อนทรานสเมมเบรนในโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้ากับในโดเมนโพรง รายงานวิจัยที่ผ่านมาพบว่าโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้าที่แยกอิสระสามารถทำงานได้โดยไม่มีส่วนของโดเมนโพรง และยังพบในโปรตีนอื่นๆ อีกที่ไม่ใช่ไอออนแชนแนล การศึกษาพื้นฐานทางโครงสร้างของโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้ากลายเป็นหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจกันอย่างกว้างขวาง และที่สำคัญยังไม่มีรายงานโครงสร้างสามมิติของโซเดียมแชนแนลใดๆ เลย ในงานวิจัยนี้อาศัยกระบวนการออกแบบเชิงโมเลกุลและวิธี PaDSAR (Pseudoatom Driven Solvent Accessibility Refinement) เพื่อสร้างโมเดลเชิงโครงสร้างของโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้าของช่องโซเดียมใน Bacillus halodurans โดยอาศัยข้อมูลทางโครงสร้างที่วัดด้วยเทคนิคอิเล็กตรอนพาราแมกเนติกส์เรโซแนนซ์และการติดสปินที่ตำแหน่งต่างๆบนโซเดียมแชนแนลจำนวน 118 ตำแหน่ง ผลการเปรียบเทียบโครงสร้างที่ได้กับโครงสร้างรังสีเอ็กซ์ของโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้าของ KvAP และ Kv1.2-2.1 chimera แสดงให้เห็นความคล้ายคลึงทางโครงสร้างเทอร์เชียรี และอธิบายถึงสมบัติขั้นพื้นฐานของการทำงานที่อนุรักษ์ไว้ในโปรตีนตระกูลโซเดียมและโพแทสเซียมแชนแนล ข้อมูลทางพลวัติเชิงโมเลกุลพบว่าภายในโดเมนรับรู้ทางศักย์ไฟฟ้ามีร่องทางที่โมเลกุลน้ำสามารถเข้าไปได้ และพบพันธะไฮโดรเจนระหว่าง D60-R119 ซึ่งสอดคล้องเป็นอย่างดีกับผลการทดลองที่ระบุว่าโครงสร้างดังกล่าวเป็นโซเดียมแชนแนลที่อยู่ในสภาวะแอคติเวชัน