Синтез альтернативного топлива для мышц может привести к медицинским прорывам

Химик и кинезиолог, разговорившиеся в автобусе по пути в Университет Массачусетса в Амхерсте, обнаружили общий интерес к преобразованию энергии: кинезиолог Нед Деболд изучал её в мышечной ткани, а химик Дхандапани Венкатараман (DV) — в солнечных элементах.

Деболд рассказал, что исследователи ищут альтернативный источник энергии, чтобы заменить обычную для тела молекулу аденозинтрифосфат (АТФ). Такой источник мог бы контролировать мышечную активность и потенциально привести к новым методам лечения, например, для снятия спазмов при церебральном параличе или активации скелетных мышц при рассеянном склерозе, БАС и хронической сердечной недостаточности.

Обычный подход к поиску нового соединения — систематический перебор миллионов вариантов («иголка в стоге сена»). DV предложил: «Почему бы нам не создать эту иголку самим?» К команде присоединился вычислительный химик Цзяньхань Чен для компьютерного моделирования взаимодействий синтезируемых молекул с миозином.

В этом месяце в Biophysical Journal исследователи сообщили, что создали серию синтетических соединений в качестве альтернативного источника энергии для мышечного белка миозина. Миозин может использовать этот новый источник для генерации силы и скорости.

Используя различные изомеры (молекулы с разным расположением атомов), они смогли «эффективно модулировать и даже ингибировать активность миозина». Три изомера нового заменителя АТФ показали, что способность миозина генерировать силу и движение можно кардинально менять. «Коррелируя экспериментальные результаты с вычислениями, мы показываем, что каждый изомер оказывает внутренний контроль, влияя на отдельные этапы механо-химического цикла миозина».

Новая химия включает присоединение трёх фосфатных групп к светочувствительной молекуле азобензола, создавая то, что исследователи теперь называют Азобензол трифосфатом.

Следующий этап — картирование процесса на различных стадиях биохимического цикла миозина. «Питая миозин тщательно разработанными альтернативными источниками энергии, мы можем понять, как работает этот сложный молекулярный мотор. И по пути, вероятно, откроем новые мишени и подходы для лечения множества заболеваний, связанных с мышцами».