Forscher enthüllt Mechanismus der Natrium-Kalium-Pumpe in der Zelle

Es ist nicht sichtbar auf dem bloßen Auge und man kann Sie nicht fühlen, aber bis zu 40 Prozent von Ihrem Körper die Energie geht in die Versorgung der mikroskopischen Natrium-Kalium-Pumpe mit der Energie, die es braucht. Die Pumpe ist ständig dabei, seine Arbeit in jeder Zelle alle Tiere und Menschen. Es funktioniert ähnlich wie eine kleine Batterie, die, unter anderem, hält die Natrium-balance ist entscheidend, damit Muskeln und Nerven funktionieren.

Die Natrium-Kalium-Pumpe transportiert Natrium aus und Kalium in die Zelle in einem festen Zyklus. Während dieses Prozesses wird die Struktur der Pumpe ändert. Es ist gut etabliert, dass die Pumpe eine Natrium-und Kalium-form. Aber die strukturellen Unterschiede zwischen den zwei Formen haben, blieb ein Geheimnis, und die Forscher wurden nicht in der Lage zu erklären, wie die Pumpe zeichnet Natrium-von Kalium.

Die Struktur löst die Rätsel

Dank der internationalen Zusammenarbeit zwischen Professor Chikashi Toyoshima Gruppe an der Universität von Tokyo und Forscher von Aarhus-Universität, die Struktur der Natrium-gebundenen form des proteins wurde nun beschrieben. Zum ersten mal werden die Natrium-Ionen studiert werden können in einer Auflösung so hoch – 0.28 Nanometer -, dass die Forscher tatsächlich sehen kann, die Natrium-Ionen und beobachten, wo Sie binden in der Struktur der Pumpe. Im Jahr 2000, Professor Chikashi Toyoshima Gruppe beschrieben, die Struktur einer Kalzium-Pumpe zum ersten mal, und in den Jahren 2007 und 2009 Forschungsgruppen von der Universität Aarhus und Toyoshima Gruppe beschrieben, die Kalium-gebundene form der Natrium-Kalium-Pumpe.

„Die neue Struktur des proteins zeigt, wie die kleineren Natrium-Ionen werden gebunden und anschließend aus der Zelle heraustransportiert, in der Erwägung, dass der Zugang der etwas größeren Kalium-Ionen blockiert ist. Wir verstehen jetzt, wie die Pumpe unterscheidet zwischen Natrium und Kalium auf der molekularen Ebene. Dies ist ein großer Fortschritt für die Erforschung von Ionen-Pumpen und kann uns helfen, zu verstehen und zu behandeln, schwere neurologische Erkrankungen, die mit Mutationen des Natrium-Kalium-Pumpe, einschließlich eine form von Parkinsonismus und alternierende Hemiplegie der kindheit, in der Natrium-Bindung ist defekt“, erklärt Bente-Vilsen, professor an der Aarhus Universität, und war federführend an der Projekt-Aktivitäten in Aarhus mit Associate Professor Flemming Cornelius.

Beeindruckt Nobelpreisträger

Die lebenswichtige Pumpe wurde 1957 entdeckt von Professor Jens Christian Skou von der Universität Aarhus, wer erhielt den Nobelpreis für seine Entdeckung im Jahr 1997. Das neue Ergebnis ist der Höhepunkt von fünf oder sechs Jahrzehnten der Forschung zielt auf die Mechanismen, die hinter diesem vitalen motor der Zellen.

„Vor Jahren, als die ersten elektronenmikroskopischen Bilder wurden aufgenommen, in denen das Enzym war aber eine millimetergroße Punkt 250.000 Vergrößerungen, dachte ich, wie auf der Erde sind wir überhaupt in der Lage, die Struktur des Enzyms. Die Pumpe transportiert Kalium in die und Natrium aus der Zelle, so muss es in der Lage sein, die Unterscheidung zwischen den beiden Ionen. Aber bis jetzt war es ein Rätsel, wie dies möglich war“, sagt der pensionierte Professor Jens Christian Skou, der auch mit 94 Jahren – immer up-to-date mit neuen Entwicklungen im Bereich der Forschung, initiierte er vor mehr als 50 Jahren.

„Jetzt haben die Forscher beschrieben die Struktur, die erlaubt, das Enzym zu identifizieren, Natrium-und dies kann ebnen den Weg für ein genaueres Verständnis davon, wie die Pumpe arbeitet. Es ist eine beeindruckende Leistung, und so etwas habe ich noch nicht gewagt hätten zu träumen“, fasst Jens Christian Skou.

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