ส่องการทำงานของช่องแคลเซียมไอออน(Calcaim ion channel) ในระดับอะตอม

Posted on ตุลาคม 21, 2015 Updated on ธันวาคม 2, 2015

แคลเซียมเป็นธาตุที่่สำคัญตอร่างกายนอกจากเป็นโครงสร้างของกระดูกแล้ว การคิดของเราก็ต้องใช้แคลเซียม เนื่องจากแคลเซียมมีส่วนเกี่ยวกับการส่งกระแสประสาทในสมองของเรา ทำให้เราสามารถความคุมส่วนต่างๆของร่างกายได้ กลไกนี้เกี่ยวข้องกับโปรตีนที่ทำหน้าที่พิเศษที่เรียกว่า “ช่องไอออน” หรือ”ประตูไอออน” (ion channel) ที่อนุญาตให้ไอออนของแคลเซียมไหลเข้า-ออกระหว่างเซลล์ได้ เป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่ค่อยแน่ใจนักว่าช่องแคลเซียมทำงานอย่างไร

วิธีสร้างภาพระดับอะตอมแบบใหม่ของโครงสร้างประตูแคลเซียม IP3R สามารถนำไปสู่เข้าใจการทำงานของมันและนำไปสู่การรักษาโรคเกี่ยวกับการทำงานผิดปกติเกี่ยวช่องไอออน

ช่อง IP3R ได้ถูกสร้างเป็นภาพโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในแผนกชีวเคมีและชีววิทยาชิงโมเลกุล (Department of Biochemisty and Molecular Biology) มหาวิทยาลัยศูนย์วิทยาศาสตร์สุขภาพเทกซัส(University of Texas Health Science Center:UTHealth) เมืองเฮาสตัน รัฐเท็กซัส สหรัฐอเมริกา การค้นพบของพวกเขาเผยแพร่ในวารสาร Nature (คลิ๊กเพื่ออ่านบทความ)

“เราได้รู้โครงสร้างของประตูกลไก IP3R แล้ว” กล่าวโดย ดร.Irina Serysheva ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาครั้งนี้และเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีวเคมีและชีววิทยาเชิงโมเลกุลที่สำนักการแพทย์ UTHealth Medical School “‘งานชิ้นนี้จะช่วยส่งเสริมให้เกิดการศึกษาเกี่ยวกับการทำงานต่อไปและทำให้เกิดการออกแบบยาใหม่ๆ”

เมื่อช่องแคลเซียม IP3R ได้รับสัญญาณ มันจะสร้างเส้นทางสำหรับไอออนของแคลเซียมเพื่อเคลื่อนที่ผ่านผนังของเซลล์ โดยปกติมันจะทำงานได้อย่างดี ปัญสุขภาพร้ายแรงบางอย่างเกิดขึ้นเมื่อหลายๆสิ่งไม่ได้เป็นไปตามกลไกปกติของมัน

“ปัญหาสุขภาพเหล่านั้นได้แก่ โรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer), โรคพาร์คินสัน (Parkinson), โรคฮันติงตัน(Huntington), โรคหัวใจโต, โรคหัวใจล้มเหลว มะเร็งและสโตรก(stroke)” เธอกล่าว

การศึกษาโปรตีนช่อง IP3R จากสมองหนู ครั้งนี้ได้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน electron cryomicroscopy และเทคนิคการจำลองโครงสร้างจากคอมพิเตอร์ทำให้เห็นภาพของช่อง IP3R ในระดับใกล้เคียงกับระดับอะตอม พวกเขาได้สร้างโมเดลที่จำลองการเรียงตัวของโปรตีนแบบสามมิติขึ้นมา

“ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างสามมิติของช่อง IP3R เหล่านี้ทำให้เข้าใจพื้นฐานเชิงโมเลกุลของการเปิด-ปิดของมัน และเข้าใจว่ากระบวนการนี้ถูกควบคุมโดยโมเลกุลภายในจำนวนมากอย่างไร” กล่าวโดย ดร.Rodney Kellems ศาสตราจารย์และประธานแผนกชีวเคมีและชีววิทยาชิงโมเลกุลสำนักการแพทย์ UTHealth

“เราไม่สามารถเข้าใจการทำงานของมันได้ถ้าไม่รู้เกี่ยวโครงสร้างของมัน” Serysheva กล่าว

ที่มา: phys.org, Nature