Différents ions sur les côtés opposés d'une membrane cellulaire. Le bleu, les ions jaunes et violets peuvent traverser les canaux; les ions rouges ne sont pas capables de pénétrer la membrane cellulaire. Crédit :Wikimedia/Vojtěch Dostál
Une équipe internationale de chercheurs de l'Institute for Molecular Science au Japon et de l'Institut Max Planck de biophysique en Allemagne a révélé un mécanisme de transport d'ions de l'antiporteur sodium/proton en simulant son mouvement. Sur la base des simulations, ils ont conçu un transporteur plus rapide en effectuant une mutation sur la "porte" du transporteur.
Les antiporteurs Na+/H+ échangent des ions sodium et des protons à travers la membrane cellulaire pour contrôler le pH, concentrations en ions et volume cellulaire, qui est liée à un large éventail de maladies allant de l'insuffisance cardiaque à l'autisme. Les chercheurs ont maintenant conçu un antiporteur Na+/H+ plus rapide basé sur les simulations.
Une équipe internationale de chercheurs, le professeur associé de recherche Kei-ichi Okazaki à l'Institut des sciences moléculaires et les groupes de professeurs Gerhard Hummer et Werner Kühlbrandt à l'Institut Max Planck de biophysique, ont décrit un mécanisme de transport d'ions de l'archée Na + /H + antiporter PaNhaP dans les détails atomiques à l'aide de simulations de dynamique moléculaire. Sur la base des simulations, ils ont découvert une paire de résidus qui sert de porte au site de liaison des ions. Par ailleurs, ils ont découvert qu'une mutation affaiblissant la porte rend le transporteur deux fois plus rapide que le type sauvage. L'ouvrage a été publié en Communication Nature le 15 avril, 2019.
"Il était surprenant que la mutation rende le transporteur plus rapide, " dit Okazaki. " L'accélération suggère que la porte équilibre les exigences concurrentes de fidélité et d'efficacité. " La porte a été découverte grâce à des simulations dans lesquelles ils ont appliqué une méthode appelée échantillonnage de chemin de transition pour surmonter l'énorme écart d'échelle de temps entre les secondes simulations d'échange d'ions et de microsecondes. Les simulations ont capturé les événements de transport d'ions, ce qui n'est pas possible avec les simulations conventionnelles.
"Nous aimerions comprendre les principes de conception des transporteurs, comment ils reconnaissent leurs substrats et comment ils contrôlent les vitesses de transport, " dit Okazaki. " Ces compréhensions mécanistes peuvent aider à développer des médicaments pour guérir les maladies liées aux transporteurs à l'avenir. "
