Identyfikacja miejsc wiążących aktywatory i inhibitory mitochondrialnego kanału potasowego o dużym przewodnictwie aktywowanego jonami wapnia (mitoBKCa)

Kanały jonowe odgrywają w fizjologii komórek kluczowe role. Największą wśród nich grupę stanowią kanały potasowe, a jednym z nich jest kanał potasowy o dużym przewodnictwie aktywowany jonami wapnia (BKCa). Mitochondrialna izoforma tego kanału (mitoBKCa) odgrywa ważną rolę w procesie ochrony komórek serca oraz mózgu przed uszkodzeniami, będącymi następstwem urazu niedokrwienno-reperfuzyjnego. Wpływ aktywacji i inhibicji kanału mitoBKCa na proces cytoprotekcji został wykazany w licznych badaniach in vitro, jednak miejsca wiązania wielu modulatorów i mechanizmy ich działania pozostają do tej pory słabo zbadane. Głównym celem badań zaprezentowanych w tej rozprawie była identyfikacja miejsc wiążących oraz zbadanie molekularnych mechanizmów działania modulatorów kanału mitoBKCa: inhibitora – paksyliny (PAX) i aktywatora – kwercetyny (QUE). Przeprowadzona została seria dokowań molekularnych tych modulatorów do kanału w konformacji zamkniętej i otwartej. W ich wyniku znaleziono nakładające się miejsca wiązania obu związków w przestrzeni pod filtrem selektywności kanału BKCa, przy czym paksylina wiązała się w tym miejscu tylko do kanału w konformacji zamkniętej. Symulacje dynamiki molekularnej pozwoliły na zbadanie stabilności oraz mobilności uzyskanych kompleksów ligandów z białkiem w czasie, dzięki czemu zidentyfikowano najczęściej oddziałujące aminokwasy. W każdym z badanych układów: (a) BKCa(C) PAX, (b) BKCa(C) QUE oraz (c) BKCa(O) QUE, w kanale zamkniętym (C) i otwartym (O), wykryto szereg reszt istotnych dla związania ligandów oraz dla mechanizmu modulacji – wśród nich resztę F315, która została wytypowana jako kluczowa dla działania obu ligandów. Przeprowadzone symulacje dynamiki molekularnej umożliwiły poznanie szczegółów mechanizmu modulacji działania kanału poprzez hydrofobowe bramkowanie z udziałem lipidów otaczających białko. Sukcesywnym celem moich badań było zbadanie korelacji między modulatorami kanału. Wyniki dokowania molekularnego oraz obliczeń symulacji dynamiki molekularnej wskazują na przewagę wiązania kwercetyny nad wiązaniem paksyliny. Rezultaty obliczeń potwierdzają więc wyniki badań eksperymentalnych, w których to zastosowana kwercetyna znosi hamowanie aktywności kanału przez paksylinę.