«Понимая, как насос перемещается и динамично ведет себя, мы можем потенциально найти способ дезактивировать насос – и антибиотики, которые не работали в долгое время, может быть полезным снова», сказал биофизик Лос-Аламоса Гнана Гнэнакарэн, который сотрудничал с коллегами в Лаборатории, и с бактериальной утечкой качают экспертов Хелен Цгерскую в Университете Оклахомы и Klaas На месте продажи в Университете Гете во Франкфурте, Германия.Некоторые опасные для жизни инфекции не отвечают на антибиотики, потому что насосы утечки в конкретном типе заразного микроба, названного грамотрицательными бактериями, спугивают антибиотики, прежде чем наркотики смогут работать.
Один тип насоса утечки, который до недавнего времени был только изучен в частях, был недавно смоделирован в целом и моделировал суперкомпьютеры использования в Национальной лаборатории Лос-Аламоса. Результаты, изданные 28 ноября в Научных Отчетах, предлагают лучшее понимание движений и функции насосов утечки.
Работа эксплуатирует обширное моделирование Лаборатории и супервычислительные возможности моделирования, развитые в поддержку его миссии национальной безопасности.Для этого исследования исследователи сосредоточились на насосах утечки в бактериях Pseudomonas aeruginosa, которые могут вызвать тяжелые болезни, такие как пневмония и сепсис. В P. aeruginosa, главный тип насоса называют MexAB-OprM и состоят из трех белков: MexA, MexB и OprM.«Это действительно, действительно большая система – приблизительно полтора миллиона атомов», сказал Лабораторный теоретический биолог Сесар А. Лопес.
Насос MexAB-OprM охватывает и внутренние и внешние мембраны, найденные у грамотрицательных бактерий, и соединяет интерьер и periplasm клетки (отделение между обеими мембранами) к внешности клетки. Та связь создает путь для молекул препарата, чтобы выйти из клетки.Суперкомпьютеры Лаборатории смогли выполнить первые атомистические моделирования всего насоса MexAB-OprM, включенного в двойной мембранной системе на временных рамках микросекунды.Исследователи тогда использовали моделирования, чтобы исследовать динамику собранного насоса и понять, как функциональность насоса является результатом этих движущих сил.
Взаимодействия аминокислоты, которые стабилизируют комплекс между MexA и OprM, были также независимо поперечный утверждены, используя вычислительную технику, названную анализом ковариации последовательности Лабораторным теоретическим биологом Тимоти Трэверсом. По словам Трэверса, «Это – первый раз, такая основанная на последовательности техника была применена для поперечного утверждения интерфейса комплекса белка, построенного, используя моделирования и криоэлектронную микроскопию».Применение этих вычислительных методов ко множеству насосов утечки, найденных у различных грамотрицательных болезнетворных микроорганизмов, должно позволить ученым объяснять, если общие механизмы разделены среди различных насосов или определенные для насоса.
Например, возможно взаимодействия аминокислоты, которые стабилизируют структуру насоса, могли являться целью усилий по разработке лекарственного средства заблокировать сборку насосов или функцию, таким образом отдавая в настоящее время более не существующие антибиотики, эффективные еще раз.