Dwa niedawne artykuły Keck Graduate Institute (KGI w USA), profesora Jamesa Sterlinga i Shendy Baker, prezesa i dyrektora operacyjnego w firmie Synedgen, opisują, w jaki sposób jony oddziałują z polisacharydami powierzchniowymi.
Znaczenie jonów lub elektrolitów w zdrowiu człowieka jest dobrze znane, ale dokładna rola tych jonów w biologii, zwłaszcza w etiologii mukowiscydozy jest bardziej skomplikowana niż wcześniej sądzono. Złożone cukry, polisacharydy, znane jako glikany, które pokrywają powierzchnie komórek i powierzchnie błony śluzowej, są jednymi z najbardziej ujemnie naładowanych molekuł w biologii. W nosie, gardle, oczach, płucach i przewodzie pokarmowym odgrywają ważną rolę w ochronie organizmu przed inwazją patogenów i narażeniem na niekorzystne działanie środowiska.
Podczas gdy ładunki dodatnie i ujemne są przyciągane do siebie, dwa różne jony (np. sód i potas) z tym samym ładunkiem nie oddziałują w ten sam sposób jak jony o odwrotnym ładunku. “Kluczową konsekwencją tych subtelnych różnic jest to, że glikany oddziaływują w wyjątkowy sposób z każdym typem jonów” – mówi Sterling. “Specyficzne różnice w sposobie parowania się jonów mogą powodować duże zmiany zarówno potencjału elektrycznego, jak i grubości warstwy ochronnej na powierzchni komórek, co wpływa na przyleganie i stopień inwazji patogenów”.
Artykuł na ten temat: ” Model kontinuum błony śluzowej z parowaniem glikanów ” został opublikowany 15 stycznia br. w czasopiśmie Macromolecular Theory and Simulations.
Śluz w płucach składa się z ujemnie naładowanych glikokoniugatów zwanych mucynami, które są bardzo wrażliwe na zmiany poziomu jonów. U pacjentów z mukowiscydozą defekt genetyczny w genie CFTR zmniejsza transport jonów, co powoduje, że śluz jest gruby i lepki. Baker i Sterling opisują, w jaki sposób grubość warstwy śluzówki i jej potencjał elektryczny są modyfikowane przez zmiany typu jonów.
“Zrozumienie, w jaki sposób każdy rodzaj jonów wpływa na strukturę, potencjał elektryczny i zachowanie płynów i śluzu w warstwach dróg oddechowych w płucach ma bezpośredni wpływ na projektowanie leków, które wpływają na funkcjonowanie płuc” – zauważa Baker.
Skąd takie zainteresowanie glikanami i ich interakcją z jonami? Firma Synedgen Inc. opracowuje nową klasę leków, które mogą tłumić stany zapalne, ograniczać infekcje oraz zmniejszać uszkodzenia i stany zapalne spowodowane chemicznymi, radiologicznymi lub fizycznymi uszkodzeniami.
W styczniu br. firma biotechnologiczna Synspira otrzymała wsparcie finansowe w wysokości 3 milionów dolarów od amerykańskiej fundacji Cystic Fibrosis Foundation (USA), w celu przyśpieszenia prac nad lekiem SNSP113 (który wykorzystyje technologię opracowaną przez Synedgen). Więcej w artykule: 3 mln dolarów na kontynuację badań nad preparatem SNSP113 dla chorych z mukowiscydozą.
Źródła:
- Keck Graduate Institute (KGI)
- Synedgen Inc
- czasopismo Macromolecular Theory and Simulations
Ilustracja: KC Jones (Keck Graduate Institute)
