Så funkar det på molekylär nivå
Studien publiceras i Scientific Reports.
Galaktosid-permeas, LacY, är ett transportprotein som används som ett modellsystem för att förstå en viss typ av membrantransport, nämligen hur en koncentrationsskillnad av till exempel joner kan utnyttjas för att aktivt driva import eller export av olika substanser, vilket i fallet LacY är kolhydrater.
Trots att systemet (i E coli) är välstuderat har det tidigare saknats information till exempel om hur laktos tas upp från bakteriecellens utsida.
"För att förstå hur membrantransport fungerar på molekylär nivå är det viktigt att ta hänsyn till att biologiska system ständigt är i rörelse. Den här typen av dynamik är extremt svår att studera experimentellt, men med hjälp av dagens superdatorer kan vi nu faktiskt simulera den här typen av biologiska processer", säger universitetslektor Magnus Andersson i ett pressmeddelande.
Han är nyligen rekryterad till Kemiska institutionen vid Umeå universitet från KTH.
Hans forskarlag har med hjälp av datorsimuleringar kartlagt hur galaktosid-permeas, LacY, binder en kolhydratmolekyl från cellens utsida. Det ger dels en bättre molekylär förståelse av en rad tidigare experimentella resultat, men inspirerar också till liknande undersökning av motsvarande transportörer hos människan.
Viktiga fysiologiska processer i människan som spridning av nervsignaler, muskelkontroll och näringsupptag styrs på molekylär nivå av proteiner som sitter insprängda i cellens membran. Men bakterier använder också den här typen av proteiner för att öka sin överlevnad, till exempel genom export av antibiotika, och ligger således till grund för antibiotikaresistens.
Denna studie möjliggjordes bland annat genom nyttjandet av nationella forskningsinfrastrukturen Swedish National Infrastructure for Computing, SNIC.
"Genom att jag etablerar min forskargrupp vid Umeå universitet kommer vi närmare High Performance Computing Center North, HPC2N, en nationell plattform för datorberäkningar med fantastiska resurser. Vi hoppas kunna använda den framöver i vår strävan att i detalj förstå membrantransport på molekylär nivå", kommenterar Magnus Andersson.
Uptake dynamics in the Lactose permease (LacY) membrane protein transporter