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컴퓨터 생물물리학자들이 세포가 어떻게 BK(Big Potassium) 채널을 조절하는지에 대한 비밀을 밝혔다. 많은 시뮬레이션과 시험을 통해서, 그들은 오랫동안 밝혀지지 않았던 BK 통문(gating) 기전을 확인했다. 신경계가 전기적 신호를 보내는 주된 방식은 신경 세포 발화와 신경전달물질 배출을 조절하는 것을 돕는 칼륨과 다른 이온 채널을 열고 닫는 것이다. 이들 BK 채널들은 전기적 신호전달을 근육 수축과 신경 흥분과 같은 칼슘-매개 이벤트들과 연결시키는데 중요하다. 이 BK 채널들은 매우 큰 구멍을 가지고 있어서, 매우 많은 전류를 지속시킬 수 있는데, 이것은 세포가 더 빠르게 반응할 수 있게 한다. BK 채널들은 고혈압, 간질, 자폐증, 그리고 정신 지체와 같은 많은 건강 상태에서 중요한 역할을 한다. 지난 30년 동안 과학자들은 세포들이 어떻게 특이하게 큰 중심 구멍을 가진 BK 채널을 열고 닫는지 이해하려고 시도해왔다. 보다 전형적인 크기의 구멍에서, 채널 단백질들은 일반적으로 위치를 움직여서 물리적으로 이온 통로를 닫는 구조들을 포함한다. 그러나, BK채널에 있는 큰 중심 구멍은 활성화 상태와 비활성화 상태 둘 다에서 열려 있는 것으로 보인다. 최근에 밝혀진 원자수준의 구조들은 칼륨 통로를 닫은 상태일 때도, 그 구멍이 말그대로 열려 있는 것으로 보인다는 것을 확인해주었다. 이번에 연구자들은 BK 채널을 닫는데 물리적인 문이 필요하지 않다는 것을 증명해 보였다. 그 대신에, ldquo;hydrophobic dewetting rdquo;이라고 알려진 현상이 그 구멍의 중심 공간에 증기 상태를 만들어서, 선택성 여과기(selectivity filter)에 대해 세포내 접근을 막는다. Hydrophobic dewetting은 기름기가 있는 표면에 놓인 물이 물방울을 형성하는 방식과 비슷한 현상을 일컫는다. BK 채널에서 dewetting 과정의 개시는 칼슘 결합으로 인한 구멍 모양과 표면 소수성의 변화를 필요로 한다. BK 구멍이 친유성일 때, 물이 장벽처럼 거동해서 모든 이온이 들어오는 것을 막는 증기 상태를 형성한다. 그 연구자들은 컴퓨터 모형화와 물리학을 기반으로 하는 원자 수준의 시뮬레이션을 이용했다. 그들은 소수성 통문 기전이 또한 구멍 소수성의 조절이 활성화 특징과 연관된다고 보인 scanning mutagenesis 연구와 일치하는 것을 알아냈다. BK 채널에서 통문 기전은 다른 이온 채널에서 관찰된 것과 크게 다르다. 이 연구는 BK 채널의 조절과 통문에 대한 우리의 이해를 크게 바꿔줄 것이다. 그것은 이온 통과에 대한 장벽이 직접적으로 dewetting 과정에서 생기는 진정한 ldquo;hydrophobic dewetting rdquo;의 첫번째 예이다. |
