Molecular dynamics of SLC26 transporters
Molecular dynamics of SLC26 transporters
批准号:
442010430
负责人:
Professor Dr. Jan-Philipp Machtens
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Units
财政年份:
--
资助国家:
德国
项目状态:
未结题
起止时间:
中文摘要
溶质载体26(SLC 26)家族的膜蛋白由次级活性阴离子交换剂、介导通道样阴离子转运的同种型和电压驱动的马达蛋白普雷斯廷组成。SLC 26转运蛋白的底物包括氯化物、碳酸氢盐、碘化物、硫酸盐、甲酸盐和草酸盐。SLC 26转运蛋白参与多种生理过程,其功能障碍与多种疾病有关。例如,SLC 26 A3的功能受损是先天性氯化物腹泻的基础,SLC 26 A11参与细胞毒性脑水肿,而SLC 26 A9是囊性纤维化的重要疾病调节剂。虽然SLC 26转运蛋白是许多疾病治疗药物的潜在靶点,但SLC 26转运蛋白的结构机制-包括转运机制多样性和底物选择性的分子基础-尚不清楚,合理的药物开发已经落后。最近,SLC 26 Dg和Slc 26 a9的实验结构揭示了近原子分辨率的SLC 26家族的保守分子结构和二聚体排列,现在为高性能计算生物学技术提供了基础,以揭示该转运蛋白家族的结构-动力学-功能关系。使用国家的最先进的原子分子动力学模拟近天然条件下的SLC 26转运蛋白,我们的目标是描述的原则,底物和抑制剂的结合,以确定的机制,双偶联和非偶联阴离子运输,并建立在SLC 26二聚体的亚基间的协同性的基础。我们的模拟将与我们研究单位内的电生理学和冷冻电子显微镜实验密切合作,以验证从我们的模拟中获得的见解,并支持对实验数据的解释,并为新实验提供信息。因此,我们的目标是在原子分辨率的基本运输功能的有效理解,并希望提供一个合理的结构指导的药物开发的基础上SLC 26转运。
英文摘要
The Solute Carrier 26 (SLC26) family of membrane proteins consists of secondary active anion exchangers, isoforms that mediate channel-like anion transport, and the voltage-driven motor protein prestin. Substrates of SLC26 transporters include chloride, bicarbonate, iodide, sulfate, formate, and oxalate. SLC26 transporters are involved in a variety of physiological processes, and their dysfunction is associated with several diseases. For example, impaired function of SLC26A3 underlies congenital chloride diarrhea, SLC26A11 is involved in cytotoxic brain edema, and SLC26A9 is an important disease modifier of cystic fibrosis. Although SLC26 transporters are potential targets of therapeutic agents in many diseases, the structural mechanisms of SLC26 transporters—including the molecular underpinnings of the diversity of transport mechanisms and substrate selectivities—are unknown, and rational drug development has lagged behind. Recently, experimental structures of SLC26Dg and Slc26a9 revealed the conserved molecular architecture and the dimeric arrangement of the SLC26 family at near-atomic resolution and now provide a basis for high-performance computational biology techniques to uncover the structure–dynamics–function relationships in this family of transporters. Using state-of-the-art atomistic molecular dynamics simulations of SLC26 transporters under near-native conditions, we aim to describe the principles of substrate and inhibitor binding, to identify the mechanisms of thermodynamically coupled and uncoupled anion transport, and to establish the basis of inter-subunit cooperativity in SLC26 dimers. Our simulations will be performed in close collaboration with electrophysiological and cryo-electron microscopy experiments within our research unit to validate insights obtained from our simulations, as well as to support interpretation of experimental data and to inform novel experiments. Thereby, we aim at a validated understanding of essential transport functions at atomic resolution and would like to provide a basis for rational structure-guided drug development on SLC26 transporters.
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