Komputerowa analiza przepływu jonów przez antyporter EcCLC i kanał potasowy ROMK oraz identyfikacja miejsca wiążącego fosfatydyloinozytole w kanale ROMK

Transportery jonowe odpowiedzialne są za utrzymywanie homeostazy komórki oraz biorą udział w regulowaniu ważnych procesów komórkowych takich jak: skurcz mięśni, przewodnictwo neuronalne, czy rozwój komórek i ich różnicowanie. Z drugiej strony, białka te mogą być używane w czujnikach elektrochemicznych i modyfikowanych elektrodach. W niniejszej pracy zbadano mechanizmy transportu jonów przez dwa transportery w dwóch różnych środowiskach. Jednym z nich był antyporter EcCLC (z bakterii Escherichia coli), odpowiedzialny za transport jonów chlorkowych, równocześnie transportujący protony w przeciwnym kierunku, który był badany w lipidowych fazach kubicznych. Z kolei ludzki kanał ROMK, którego rolą jest transport jonów potasowych, był analizowany w modelu błony komórkowej. Kanał ROMK najistotniejszą rolę spełnia w nerkach, gdzie jego dysfunkcja może prowadzić do choroby zwanej zespołem Barttera. Wydaje się również, że kanał ten stanowi por mitochondrialnego kanału mitoKATP. Dokładne poznanie procesu transportu jonów przez kanał ROMK oraz sposobu jego modulacji przez główny aktywator, 4,5-bisfosforan fosfatydyloinozytolu (PIP2), jest kluczowa, aby, w celach medycznych, mieć możliwość wpływania na aktywność ROMK. Jednym z głównych celi badań prezentowanych w tej rozprawie było scharakteryzowanie porów w antyporterze EcCLC i kanale ROMK metodami in silico. Przy pomocy symulacji dynamiki molekularnej zidentyfikowane zostały drogi transportu jonów chlorkowych w EcCLC i potasowych w ROMK oraz kluczowe aminokwasy dzielące drogi transportu tych jonów na kolejne etapy. Pozwoliło to na identyfikację bramek obu białek transportujących. Innym celem badań było określenie architektury miejsca wiążącego PIP2 w kanale ROMK oraz wskazanie istotnych dla tego oddziaływania aminokwasów. W celu identyfikacji tych aminokwasów, obok dokowania i symulacji dynamiki molekularnej, opracowano nowy wysokoprzepustowy test oparty o wzrost bakterii eksprymujących mutanty kanału ROMK i syntetyzujących fosfatydyloinozytole. Test ten walidowano określając fenotyp mutantów kanału ROMK odpowiedzialnych za zespół Barttera. Za jego pomocą zweryfikowano opracowany in silico model miejsca wiążącego PIP2 w kanale ROMK.