“超级”模拟为血清素受体提供了新的视角

时间:2020-01-04 18:04 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

“超级”模拟为血清素受体提供了新的视角

美国马里兰大学(UMD)和美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家们发现了一种检测神经元突触上的血清素受体5HT3A激活的分子机制的方法。有了这种激活的分子模型,就可以使用计算机模型而不是传统实验来测试药物抑制剂,这可能会降低筛选新药的成本和时间。

由马里兰大学(UMD)化学和生物分子工程(ChBE)教授Jeffery Klauda领导的这项研究发表在今天的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。ChBE研究生研究助理尼古拉斯?古罗斯(Nicholas Guros)是这项研究的第一作者,并与NIST的机械工程师阿尔温德?巴利耶帕里(Arvind Balijepalli)共同担任顾问。

5HT3A是一种被称为离子通道的蛋白质,与抑郁、焦虑有关,旨在减少化疗引起的恶心。它调节神经元突触后间隙的离子流动。作者对5ht3a进行了长达20微秒的计算机模拟,这比以往的模拟要长得多

“如果你把分子动力学(MD)看作是一个分子显微镜,这意味着我们能够比过去更长时间地观察x10的激活机制,”Guros说。“新的计算能力可以为观察复杂蛋白的分子激活提供更大的时间尺度。时间越长,我们就能更好地验证实验结果,证明MD模型是研究蛋白质和测试药物的可靠方法。”

像5HT3A这样的蛋白质的激活和脱敏过程发生在几毫秒内,因此,尽管更接近真实的时间尺度,科学家们仍然在一定程度上落后于观察蛋白质的整个运输周期。然而,这项研究能够深入了解血清素结合对形成5HT3A前活性状态的影响,以及膜脂多样性如何影响蛋白质结构和功能。

利用这些模型进行探索的模拟空间仍然存在,只是在过去几年随着计算能力的进步才得以实现。具体地说,这项研究是在由匹兹堡超级冲程中心(PSC)维护并由DE Shaw research赞助的Anton2超级计算机上使用基于拨款的分配进行的。传统的高性能计算资源无法达到本研究的时间尺度。

随着未来计算速度和计算能力的提高,研究小组希望研究药物的作用,如格拉司琼或昂丹司琼,以精确模拟它们对蛋白质的作用,并研究其他靶向治疗方法。

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