2020年10月12日

发现影响神经冲动的新机制

信用:CC0公共领域

瑞典林雪平大学的研究人员发现了一种新的机制,通过该机制,物质可以打开某种类型的离子通道,从而调节神经冲动。这项研究发表在科学杂志上 PNAS标识了影响离子通道各个功能部分之间耦合的大量物质。这一发现可能有助于未来药物的开发。

电信号称为 不断以闪电般的速度在我们体内传播。它们是大脑活动的基础:它们是保持心脏跳动的必要条件;它们对于任何形式的运动以及我们通过感官对周围世界的体验至关重要。当带电的离子穿过细胞周围细胞膜中的通道时,就会产生这些神经冲动。

一些离子通道在神经系统中充当加速器,并增加神经信号传导,而其他离子通道则充当刹车。药物可以打开或关闭离子通道,对神经信号的影响取决于药物影响的离子通道。例如,局部麻醉通过阻塞某些离子通道并减少疼痛感来起作用。许多研究已经完成 可以关闭离子通道,但对于打开离子通道的物质知之甚少。对于诸如癫痫,心律不齐和慢性疼痛等几种疾病的可用治疗是不足的。这就是为什么Fredrik Elinder和他的同事试图鉴定分子,然后设计对不同类型的离子通道具有明确作用的特定分子的原因。

在这项新研究中,科学家使用高通量实验室技术研究了生命科学实验室化学物质库中10,000个分子的作用。

“高通量筛选技术长期以来一直在制药行业中使用,但在学术研究中却是相当新的。 首先从一个非常具体的问题开始,然后寻找一种可以对抗特定疾病的物质。相比之下,我们使用这项技术来寻找一个非常开放的问题的答案,并为答案感到惊讶。”

离子通道包括两个部分。允许离子通过的通道或孔位于中心。在该通道周围是称为电压传感器的组件,可感应神经细胞的电压。靶向麻醉剂的靶向药物(例如局部麻醉剂)会堵塞毛孔,但LiU研究人员正在寻求其他方法,通过影响打开和关闭毛孔的机制的其他部分来精细调节离子通道的功能。在本研究中,他们寻求影响离子通道的物质,这些离子通道允许钾离子通过,并以特定方式打开钾通道。为此,他们使用了专门设计的离子通道,在该通道上测试了库中的所有物质。

他们研究了10,000种物质,从中可以鉴定出247个具有非常相似结构的分子-有趣的是,这些分子与抗凝药物华法林的结构相似。

科学家此前曾研究过树脂酸,可将通道保持在打开状态。研究人员认为,他们可以使用特殊设计的离子通道来找到与树脂中相同功能的物质。但是,当他们更详细地研究这些物质时,他们意识到这些物质是通过完全不同的机制起作用的。

“我们发现,具有华法林样结构的新型物质与离子通道上的完全不同的位置结合:它们作用于离子通道面向细胞的一侧,在此两部分之间的偶联离子通道位于此处,它们将这种耦合保持在其活动位置,从而使通道保持打开状态,这对我们来说是一个巨大的惊喜,据我所知,没有其他物质被证明可以作用于电压传感器和传感器之间的耦合。毛孔。” Fredrik Elinder说。

研究人员希望,新结合位点的发现可以为开发针对特定离子通道产生特定作用的量身定制的物质奠定基础。下一步将是找出物质作用的确切渠道。这应该提供线索,说明可以通过哪些药物来治疗哪些疾病 .

更多信息: 联轴器稳定器KV1型钾通道 PNAS (2020)。 DOI:10.1073 / pnas.2007965117

期刊信息: 美国国家科学院院刊

由...提供 林雪平大学

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