Агитоксин-2 (AgTx2) из яда скорпиона является сильным блокатором каналов K +. Теперь исследователи наблюдали динамику связывания AgTx2 с каналом KcsA с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии. Кинетический анализ с одной молекулой показал, что сродство канала к AgTx2 возрастало при постоянном связывании и уменьшалось при стойкой диссоциации. Исследователи предлагают модель с четырьмя состояниями с соответствующими константами скорости. Путь индуцированной подгонки был доминирующим и ускорял связывание в 400 раз.
Молекулярный механизм
Клеточные мембраны содержат ионные каналы, которые регулируют проникновение различных ионов между внутренней и внешней частью клетки. Ионные каналы являются белками, и в ответ на разнообразные раздражители они позволяют специфическим ионам проникать. Таким образом, клетка регулирует электрические сигналы, которые составляют основу функции мышц и нервной системы. Поскольку неисправность ионных каналов вызывает ряд расстройств, таких как инфаркт миокарда и эпилепсия, важно понимать механизм действия молекул, которые препятствуют функционированию ионных каналов. Было обнаружено, что яд скорпиона содержит более 200 соединений, которые связываются с K + каналами. Среди них AgTx2 представляет собой пептид, состоящий из 38 аминокислотных остатков. Предыдущие исследования показали, что, связываясь с каналом K + снаружи клеточной мембраны, AgTx2 блокирует поры канала K + и ингибирует проникновение K +. Однако подробный молекулярный механизм оставался неизвестным, например, может ли динамика связывания быть объяснена двухсоставной моделью ассоциации и диссоциации.
Механизм индуцированной подгонки
Исследовательская группа, включая ученых из Университета Канадзава, визуализировала связь и диссоциацию AgTx2 с K + -каналом KcsA с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии (HS-AFM) и провела детальный анализ динамики . KcsA представляет собой тетрамер, его субъединицы образуют кольцеобразную структуру. При связывании AgTx2 с поверхностью тетрамера центральная часть канала, то есть проход для K +, кажется разбухшей вследствие связывания AgTx2. Привязка и диссоциация AgTx2 к каналу K + может происходить многократно, и высота вокруг центра канала изменяется соответственно. Когда концентрация AgTx2 в растворе была высокой, вероятность связывания также была высокой. Временные ходы связывания и диссоциации показали, что при связывании AgTx2 с KcsA конформация изменялась, что позволяло связывать AgTx2 более легко. Это называется механизмом индуцированной подгонки.
Эти результаты показывают, что динамику связывания нельзя объяснить простой моделью двух состояний, то есть связывания и диссоциации. Техника и метод наблюдения HS-AFM, используемые для анализа связывания канала K + и пептидного ингибитора, могут быть применены к широкому спектру биологических молекул. Ожидается, что это исследование ускорит выяснение динамики связывания различных биологических молекул.
Агитоксин-2 (AgTx2) из яда скорпиона является сильным блокатором каналов K +. Теперь исследователи наблюдали динамику связывания AgTx2 с каналом KcsA с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии. Кинетический анализ с одной молекулой показал, что сродство канала к AgTx2 возрастало при постоянном связывании и уменьшалось при стойкой диссоциации. Исследователи предлагают модель с четырьмя состояниями с соответствующими константами скорости. Путь индуцированной подгонки был доминирующим и ускорял связывание в 400 раз.