Usando um modelo de computador, pesquisadores da North Carolina State University e da University of Illinois at Chicago revelaram o efeito do aumento das quantidades de colesterol em um canal iônico específico envolvido na regulação dos níveis de potássio no coração. O trabalho lança mais luz sobre as interações entre o colesterol e a função cardíaca e pode ter um impacto nas futuras terapias cardíacas.

Canais de íons são proteínas localizadas dentro de uma membrana celular que controlam o transporte de íons entre o ambiente ao redor de uma célula e o interior da célula. A corrente elétrica que permite que o músculo cardíaco se contraia é um produto de uma série de transferências de íons através da membrana celular. Cada célula cardíaca tem canais iônicos na membrana que transportam um átomo carregado específico - como o cálcio, sódio, ou potássio - do ambiente externo para a célula do coração.

Belinda Akpa, professor assistente de biologia sintética e de sistemas integrada e engenharia elétrica e de computação na NC State e co-autor correspondente de um artigo que descreve a pesquisa, analisou o efeito das moléculas de colesterol em um canal iônico específico, chamado Kir2, que regula a transferência de potássio para as células cardíacas.

"O colesterol não é em si uma coisa ruim, "Akpa diz." Está sempre presente na membrana celular. Quando os níveis de colesterol mudam, começamos a ter problemas. Dado que o colesterol é algo como 30 por cento de uma membrana normal, queríamos entender por que um aumento relativamente pequeno - indo de cerca de 30 para 40 por cento - de repente faz as coisas darem errado. "

Akpa, Universidade de Chicago em Illinois, Ph.D. estudante Nicolas Barbera, e co-autora Irena Levitan, professor de medicina, farmacologia, e bioengenharia da Universidade de Illinois em Chicago, usou modelagem de computador para revelar as maneiras pelas quais as moléculas de colesterol interagem com o canal de íons Kir2. Eles descobriram que, embora as moléculas de colesterol individuais não se liguem fortemente ao canal Kir2, aumentar os níveis de colesterol tornou essas interações mais numerosas, essencialmente oprimindo o canal.

Proteínas e pequenas moléculas frequentemente interagem como fechaduras e chaves, onde apenas uma molécula específica pode caber em uma determinada região da proteína. Essas interações fazem com que a proteína mude de forma - no caso de Kir2, o colesterol deslizando para essas regiões interfere nas tentativas da proteína de abrir ou fechar para permitir que os íons de potássio entrem na célula cardíaca. Em seu modelo, Akpa, Barbera e Levitan identificaram quatro "bloqueios" no canal iônico Kir2 que as moléculas de colesterol tentavam ocupar.

"O colesterol pode realmente pertencer a algumas dessas travas, mas também estamos vendo ele tentar se mover para lugares que provavelmente deveriam estar desocupados, que interfere na capacidade da proteína de mudar sua forma de uma forma que permite que ela se abra e feche normalmente, "diz Akpa." Este é um problema porque as células requerem canais iônicos para orquestrar uma coreografia sofisticada de íons entrando e saindo em momentos diferentes. Essencialmente, é como pegar uma sinfonia de trocas iônicas e inserir uma nota errada. "

O trabalho futuro da equipe se concentrará especificamente em como o colesterol adicional altera a capacidade da proteína de abrir e fechar.

O trabalho aparece em Biophysical Journal .