用于综合肌肉人工能源的新化学

肌球蛋白用Azotp和ATP在其活跃的场地。

合成肌肉的替代燃料可能导致医疗进步。

化学家和运动学家获得了公共汽车，但这不是一个笑话的设置。相反，运动员和领导作者Ned Debold和Chemist Dhandapani Venkataraman，“DV，”开始谈论他们的公共汽车通勤，以便在马萨诸塞州大学上通勤，发现他们对能源如何从一种形式转换为另一个形式的相互兴趣 - 在肌肉中组织和用于DV，在太阳能电池中。

Debold告诉化学家研究人员如何寻求替代能源来取代身体通常的能源，是一种称为腺苷三磷酸（ATP）的分子。这种来源可以控制肌肉活动，并且可能导致脑瘫中的新肌肉痉挛处理，例如，在MS，ALS和慢性心力衰竭中激活或增强骨骼肌功能。

肌肉生理学家变得恶化，所有人都没有办法修复它们。它没有良好的控制机制 - 抑制或升压 - 肌球蛋白功能，驱动运动的分子电机。

作为DV注意事项，寻求新化合物的通常方法是在数百万中系统地测试每一个，直到一个似乎值得关注 - 经典的“针对干草堆”的方法。他说，“在我建议的一点上，”为什么我们不这样构建针头？“这在这个有趣的项目中开始了我们汇集的人，否则将永远不会一起工作。“

这两个很快看到他们需要有人在分子DV之间进行模拟相互作用，并且使用肌球蛋白分子Debold使用来测试它们。他们邀请了计算化学家建廊陈。

陈解释说：“我们做了计算机建模，因为实验上很难知道肌球蛋白如何使用DV是如何合成的。我们可以使用计算机模拟来提供分子水平的详细图片，以了解为什么这些化合物可能具有一定的效果。这可以提供洞察力，不仅是肌球蛋白如何与当前的化合物相互作用，而且还可以提供DV的路线图，用于设计在改变肌球蛋白功能时更有效的新化合物。“

本月，研究人员在生物物理学期刊中报告，他们已经制作了一系列合成化合物，以作为肌肉蛋白肌蛋白的替代能源，并且肌球蛋白可以使用这种新的能源来产生力和速度。从Debold Lab迈克伍德沃德是陈立实验室的纸张和小荣刘的第一个作者进行了计算机模拟。

通过使用不同的异构体 - 具有不同布置的原子的分子 - 它们能够“有效调节肌蛋白的活性”，“暗示改变异构体可以提供一种简单而强大的控制分子运动功能的方法。随着新的ATP替代品的三个异构体，他们表明肌球蛋白的力量和运动产生能力可以显着改变。“通过将我们的实验结果与计算相关联，我们表明每个异构体通过影响肌球蛋白的机械化学循环中的不同步骤来施加内在控制。”

DV回忆，“我的实验室从未做过这样的化合物，我们必须学会一个新的化学;我的学生埃里克·鸵鸟师傅致力于综合。“他补充说，新化学涉及将三个磷酸盐基团粘附到光敏分子上，使研究人员称之为偶氮苯并三磷酸盐。

Debold说，Trio的下一阶段将是映射肌蛋白的生化周期各种点的过程。“在肌肉研究领域，我们仍然没有完全理解迈星如何将能源增益转换为机械工作的食物。这是一个在理解肌肉合同的核心核心的问题。通过喂养Myosin精心设计的替代能源，我们可以了解这款复杂的分子电机如何工作。沿着我们可能会揭示新的目标和方法来解决一系列肌肉相关疾病。“

参考：非核苷底物的位置异构体差异影响迈克·伍德沃德，埃里克·鸵鸟，联王·····西亚勇刘，布伦特·斯通·刘，布伦特··马格···哈兰，剑汉·陈，德怀普尼维卡拉曼和爱德华先生，生物物理学期刊.doi：
10.1016 / J.BPJ.2020.06.024