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Jul 30, 2023

細胞膜におけるコレステロールの特異な動きを研究が明らかに

2023 年 8 月 2 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 8 月 2 日

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イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校著

コレステロールは人間の健康を脅かす可能性がありますが、このワックス状物質は人間の生理学において最も重要な小分子の 1 つであり、生物学や医学において無数の重要な役割を果たしています。 その動態は、膜の流動性の維持と制御、ステロールと脂質やタンパク質の相互作用、ウイルスとヒト細胞の相互作用にとって重要です。 コレステロールも重要な薬物標的です。

その重要性にもかかわらず、コレステロール、特にこれらのステロール分子が細胞の細胞膜内でどのように移動し機能するかについては、依然として不明な点が多くあります。

生体システムにおけるコレステロールの動きと相互作用の理解は、数十年にわたる集中的な研究の対象となってきたが、市販のステロールの研究における限界と現在の固体核磁気共鳴分光法の分解能のせいで、正確な分子動力学は依然としてとらえどころのないままである。 (SSNMR) 技術。

今回、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校とウィスコンシン大学マディソン校の研究者グループは、細胞内でコレステロールが原子レベルでどのように挙動するかを初めて明らかにした。この情報は、将来の健康と病気の研究に広範な影響を与える可能性がある。 、研究者らによると。

Journal of the American Chemical Societyに掲載された研究で、ウィスコンシン大学マディソン校の生化学教授チャド・M・リアンストラ氏とイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の化学教授マーティン・D・バーク氏とタラス・V・ポゴレロフ氏は、新たな先進化学物質​​をどのように組み合わせたかについて詳しく述べている。コレステロール分子が細胞膜内でどのように移動するかを捉えるための実験的および計算的手法。

「この研究は、膜性コレステロールの動態に関する理解を次のレベルに引き上げるために、新しい実験的手法と計算的手法を組み合わせた強力な相乗的アプローチを示しています」とポゴレロフ氏は述べた。

具体的には、彼らのアプローチには、新しい SSNMR 実験、最先端の全原子分子動力学シミュレーション、およびリン脂質中の合成コレステロールに関する量子力学的計算が含まれていました。

卵などの供給源から抽出できる生体膜の主成分であるコレステロールは、炭素数 27 の化合物で、4 つの炭化水素環からなる平らなコアに炭化水素でできた尾部が付いている構造を持っています。

この研究の研究者らは初めて、各炭素原子にラベルを付け、各原子の原子動力学、つまり運動と力を調査するプロトコルを設計して、コレステロールが膜内でどのように移動するかの全体像を明らかにすることができた。

「これらの研究を総合すると、コレステロールは縮合環と尾部構造の間で部分的な動的結合を示すことが明らかになった」とポゴレロフ氏は述べた。 「特に、尾部と分子全体の動きは相関しており、尾部は『クランクシャフト方式』で回転します。」

また、研究者らは、緊密に連携した実験と計算のワークフローにより、コレステロールが膜内でとる特定の立体構造を特定し、定量化できるようになったと述べた。

研究者らによれば、これらの結果は、生体システムにおけるステロールの機能をより深く理解するために広範な意味を持ち、この研究のために開発された方法は、コレステロールが健康および健康における膜タンパク質の機能動態にどのような影響を与えるかについての将来の研究に新たな扉を開くものである。病気。