Un equipo internacional de investigadores del Instituto de Ciencia Molecular de Japón y del Instituto de Biofísica Max Planck de Alemania ha revelado un mecanismo de transporte de iones del antiportador de sodio / protones simulando su movimiento. Basado en las simulaciones, han diseñado un transportador más rápido haciendo una mutación en la "puerta" del transportador.

Los antiportadores Na + / H + intercambian iones y protones de sodio a través de la membrana celular para controlar el pH, concentraciones de iones y volumen celular, que está relacionado con un amplio espectro de enfermedades, desde insuficiencia cardíaca hasta autismo. Los investigadores ahora han diseñado un antiportador de Na + / H + más rápido basado en las simulaciones.

Un equipo internacional de investigadores, el profesor asociado de investigación Kei-ichi Okazaki en el Instituto de Ciencias Moleculares y los grupos de profesores Gerhard Hummer y Werner Kühlbrandt en el Instituto Max Planck de Biofísica, han descrito un mecanismo de transporte de iones de la arquea Na ⁺ / H ⁺ antiporter PaNhaP en detalle atómico utilizando simulaciones de dinámica molecular. Basado en las simulaciones, descubrieron un par de residuos que sirve como puerta al sitio de unión de iones. Es más, encontraron que una mutación que debilita la puerta hace que el transportador sea dos veces más rápido que el tipo salvaje. El trabajo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 15 de abril 2019.

"Fue sorprendente que la mutación haga que el transportador sea más rápido, "Dice Okazaki." La aceleración sugiere que la puerta equilibra las demandas competitivas de fidelidad y eficiencia ". La puerta se descubrió a través de simulaciones en las que aplicaron un método llamado muestreo de ruta de transición para superar la enorme brecha de escala de tiempo entre la escala de segundos intercambio de iones y simulaciones de microsegundos. Las simulaciones capturaron los eventos de transporte de iones, lo cual no es posible con simulaciones convencionales.

"Nos gustaría comprender los principios de diseño de los transportadores, cómo reconocen sus sustratos y cómo controlan las velocidades de transporte, "Dice Okazaki." Estos conocimientos mecánicos pueden ayudar a desarrollar fármacos para curar enfermedades relacionadas con los transportadores en el futuro ".