Iako holesterol može ugroziti ljudsko zdravlje, ova voštana supstanca je jedan od najvažnijih malih molekula u ljudskoj fiziologiji i igra bezbroj kritičnih uloga u biologiji i medicini. Njegova dinamika je kritična za održavanje i regulaciju fluidnosti membrane, interakcije sterola sa lipidima i proteinima i interakcije virusa sa ljudskim ćelijama. Holesterol je takođe kritična meta leka.
Uprkos njegovoj važnosti, još uvek postoji mnogo toga što ostaje nepoznato o holesterolu, posebno kako se ovi molekuli sterola kreću i funkcionišu unutar ćelijske membrane ćelija.
Razumevanje kretanja i interakcija holesterola u živim sistemima bilo je predmet decenija intenzivnih studija, ali tačna molekularna dinamika je ostala neuhvatljiva, delom zbog ograničenja u proučavanju komercijalno dostupnih sterola i rezolucije trenutne spektroskopije nuklearne magnetne rezonance čvrstog stanja. (SSNMR) tehnike.
Sada je grupa istraživača sa Univerziteta Ilinois Urbana-Champaign i Univerziteta Viskonsin-Madison po prvi put otkrila kako se holesterol ponaša u ćelijama na atomističkom nivou, informacije koje bi mogle imati široke implikacije za buduća istraživanja zdravlja i bolesti. , prema istraživačima.
U studiji objavljenoj u Journal of the American Chemical Societi, profesor biohemije Čed M. Rienstra sa Univerziteta Viskonsin-Medison i profesori hemije sa Univerziteta Ilinois Urbana-Šampen, Martin D. Burke i Taras V. Pogorelov, detaljno opisuju kako su kombinovali nove napredne eksperimentalne i računarske metode za hvatanje kako se molekuli holesterola kreću u membrani ćelija.
„Ovaj rad ilustruje moćan sinergistički pristup kombinovanja novih eksperimentalnih i računarskih metoda kako bismo naše razumevanje dinamike membranskog holesterola podigli na viši nivo“, rekao je Pogorelov.
Konkretno, njihov pristup je uključivao nove SSNMR eksperimente, najsavremenije simulacije molekularne dinamike svih atoma i kvantnomehaničke proračune sintetičkog holesterola u fosfolipidima.
Holesterol, glavna komponenta bioloških membrana koja se može ekstrahovati iz izvora kao što su jaja, je jedinjenje od 27 ugljenika sa strukturom koja uključuje rep – napravljen od ugljovodonika – pričvršćen za ravno jezgro, koje se sastoji od četiri ugljovodonična prstena.
Po prvi put, istraživači u ovoj studiji su bili u mogućnosti da obeleže svaki atom ugljenika i dizajniraju protokol koji istražuje atomističku dinamiku, ili kretanje i sile, na svakom atomu kako bi otkrili ukupnu sliku o tome kako se holesterol kreće u membrani.
„Ove studije su zajedno otkrile da holesterol pokazuje segmentno dinamičko spajanje između spojenih prstenova i konformacija repa“, rekao je Pogorelov. „Konkretno, pokreti repa i celog molekula su u korelaciji, dok se repovi rotiraju na ‘način radilice’.“
Takođe, istraživači su rekli da im je njihov blisko povezan eksperimentalno-računarski radni tok omogućio da identifikuju i kvantifikuju specifične konformacije koje holesterol pretpostavlja u membranama.
Prema istraživačima, ovi rezultati imaju široke implikacije za bolje razumevanje funkcije sterola u živim sistemima, a metode razvijene za ovu studiju otvaraju nova vrata za buduća istraživanja o tome kako holesterol utiče na funkcionalnu dinamiku membranskih proteina u zdravlju i bolesti.
