Основа основ

Это не видно невооруженному взгляду, и нельзя почувствовать, но до 40% энергии вашего организма идет на поддержку микроскопического натрий-калиевого насоса. Насос работает всегда и в каждой клетке у каждого животного или человека.

Он работает подобно маленькой батарейке, которая поддерживает баланс натрия, являющегося ключевым для работы мышц и нервов. Натрий-калиевая помпа замкнутым циклом переносит натрий из клетки и калий — в клетку. В процессе структура насоса меняется. Точно установлено, что насос имеет натриевую и калиевую формы. Но структурные различия между этими двумя формами оставались загадкой, которую не могли объяснить ученые. Как насос отличает натрий от калия?

Благодаря международному сотрудничеству группы профессора Тчикаши Тойошима (Токийский Университет, Япония) и ученых Орхусского университета (Дания), структура натриевой формы протеина была расшифорована. Впервые ионы натрия могли изучатсья в разрешении 0,28 нм, поэтому ученые могли точно видеть ионы и изучать место связывания их в структуре насоса. В 2000 году группа профессора Тчикаши Тойошима впервые описала структуру кальциевой помпы, а в 2007 и в 2009 годах группа ученых из Орхусского университета совместно с японскими описали калий-связывающую форму натрий-калиевого насоса.

Новая структура протеина показывает, как мельчайшие ионы натрия связываются и последовательно транспортируются за пределы клетки, в то время как доступ для более крупных ионов калия блокируется. Теперь ученым понятно, как насос распознает натрий и калий на молекулярном уровне. Это – значительный скачок вперед в изучении ионных помп, который может помочь в понимании и лечении серьезных неврологических патологий, связанных с мутацией натрий-калиевой помпы, включая форму паркинсонизма и альтернирующую гемиплегию детей, в которых связывание натрия повреждено.