Physiologically relevant energetic interactions within the Na/K Pump

Na/K 泵内生理相关的能量相互作用

基本信息

  • 批准号:
    8574225
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.26万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-09-01 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): All animal cells require maintenance of transmembrane gradients for Na+ and K+ ions by the Na/K pump, a plasma membrane P-type ATPase. Pathophysiologically, the Na/K pump is the target specifically inhibited by cardiotonic steroids, drugs traditionally used for the treatment of heart failure. Also, mutations in the genes encoding for two Na/K pump isoforms have been linked to migraine and Parkinsonism. The long-term goal of our laboratory is to understand the relationship between the Na/K pump structure, its function, and its multiple roles in cardiovascular and neurological diseases. All P-type ATPases alternate between two major conformers E1 and E2. The molecular forces that stabilize intermediate states in the cycle must arise as a consequence of a set of state-specific residue-residue and residue-ligand interactions. The main research goal of this AREA project is to identify and characterize energetically and mechanistically relevant interactions between pairs of residues and between residues and ions within the Na/K pump. To address this problem we use mutagenesis, heterologous expression of Na/K pumps in Xenopus oocytes, voltage clamp (two electrode voltage clamp, cut-open oocyte and patch clamp), chemical modification of engineered cysteine residues and computational chemistry to address two independent and interrelated aims, which we propose on the basis of extensive preliminary work: 1) To identify and characterize critical conformation-specific interactions that stabilize Na/K pump conformations, 2) to elucidate the mechanisms of ion-induced conformational changes. Considering the overwhelming evidence that the rate of E1 - E2 conversion underlies the molecular mechanism of this critical transporter, the work proposed here will be crucial to understanding and resolving the etiology of clinically relevant problems. Specifically, dysfunction of the Na,K-ATPase has been attributed to hypertension, congestive heart failure, familial hemiplegic migraine, and polycystic kidney disease.
描述(由申请人提供):所有动物细胞都需要通过质膜P型ATPase来维持Na+和K+离子的跨膜梯度。从病理生理上讲,Na/k泵是心脏毒素类固醇特异性抑制的靶标,传统上用于治疗心力衰竭。此外,基因中的突变 编码两个Na/k泵同工型与偏头痛和帕金森氏症有关。我们实验室的长期目标是了解Na/K泵结构,其功能以及其在心血管和神经系统疾病中的多重作用之间的关系。所有P型ATPases在两个主要构象体E1和E2之间进行交替。在循环中稳定中间状态的分子力必须是由于一组状态特异性残基 - 残基和残基 - 配体相互作用而产生的。该区域项目的主要研究目标是识别和表征残基对之间以及Na/K泵内残基和离子之间的与机械和机械上相关的相互作用。为了解决这个问题,我们使用诱变,在异爪蟾卵母细胞中Na/k泵的异源表达,电压夹(两个电压夹,切开的卵母细胞和斑块夹),化学修饰的化学修饰,工程性半胱氨酸残基和计算性化学的工程化学,以解决两个独立的和相互关系的目标,以识别我们对1个独立和相互依据的目标:1我们提出的基础:我们的precorsion and prenimiss of precorsion and precors of the Pressions:1我们提出的基础:稳定Na/K泵构象的构象特异性相互作用,2)阐明了离子诱导的构象变化的机制。考虑到E1 -E2转化率的速度是这种关键转运蛋白的分子机制的基础,此处提出的工作对于理解和解决临床相关问题的病因至关重要。具体来说,功能障碍 NA,K-ATPase归因于高血压,充血性心力衰竭,家庭偏瘫偏头痛和多囊性肾脏疾病。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Displacement of the Na + /K + pump’s transmembrane domains demonstrates conserved conformational changes in P-type 2 ATPases
Na /K 泵跨膜结构域的置换证明了 P 型 2 ATP 酶中保守的构象变化
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