Molekylrörelser som gör att vi tänker

Varje tanke, varje rörelse, varje hjärtslag styrs av blixtsnabba elektriska impulser i hjärnan, musklerna och hjärtat. Men en alltför hög elektrisk retbarhet i cellernas membran kan orsaka bland annat epilepsi och hjärtarytmi. En forskargrupp vid Linköpings universitet publicerar nu nya rön som kan leda till nya läkemedel mot dessa sjukdomar.

Nyckelmolekylerna bakom de elektriska impulserna är spänningsaktiverade jonkanaler – porer i cellernas membran vars öppning och stängning styrs av den elektriska spänningen mellan insidan och utsidan av cellen.

De senaste årens forskning har avslöjat jonkanalernas molekylära struktur och hur poren ändrar form när den öppnas och stängs. Däremot har mekanismen som förklarar hur den elektriska spänningen detekteras på molekylär nivå varit oklar.

Nu har LiU-forskarna visat hur en jonkanals spänningssensor kan ändra sin form. Denna formförändring leder till att poren i kanalen öppnas.

Ulrike Henrion, Jakob Renhorn, Sara Börjesson och Erin Nelson i professor Fredrik Elinders forskargrupp har genom ett omfattande experimentellt arbete lyckats identifiera 20 olika molekylära interaktioner som förekommer under spänningssensorns olika strukturella tillstånd.

I samarbete med professor Erik Lindahls grupp vid Kungl. tekniska högskolan och universitetslektor Björn Wallner vid Institutonen för fysik, kemi och biologi vid LiU har gruppen byggt fem olika molekylära modeller av spänningssensorn, som tillsammans kan förklara samtliga experimentella data. De fem modellerna har sedan länkats samman till en film som visar hur en central del av spänningssensorn rör sig mellan spänningssensorns ytterväggar.

Det publicerade arbetet är en viktig pusselbit i forskargruppens strävan att utveckla substanser mot förhöjd elektrisk retbarhet, vilket förhoppningsvis kan leda till nya läkemedel mot epilepsi och hjärtarytmier.

Artikel: Tracking a complete voltage-sensor cycle with metal-ion bridges av U. Henrion, J. Renhorn, S. I. Börjesson, E. M. Nelson, C. S. Schwaiger, P. Bjelkmar, B. Wallner, E. Lindahl och F. Elinder. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) early edition 23-27 april 2012.

Kontakt:
Fredrik Elinder, 010-1038945, 073-7538370, fredrik.elinder@liu.se