Karakterisering av alkoholmodulering av en pentamerisk ligandstyrd jonkanal med elektrofysiologi och molekylärdynamiksimuleringar

Pentameric ligand-gated ion channels (pLGICs) are membrane receptors that play a crucial role in every living organism. The pLGIC protein structure forms a pore through the membrane of a cell that can let specific ions pass through, upon activation by endogenous agonists. pLGICs are allosterically modulated by ligands binding at allosteric sites, that either stabilize a certain conformation or change the binding affinity of the endogenous agonist. However, much remains unknown about the exact way in which these modulators bind to and affect pLGICs. An increased understanding could help in the search for novel and/or more effective target drugs. With this masters thesis, I hope to contribute by investigating the modulatory effect of ethanol on the bacterial Gloeobacter ligand-gated ion channel (GLIC). This has been done by performing oocyte electrophysiology recordings and analysis of molecular dynamics simulations, both with and without ethanol, and of four separate variants of GLIC that are either potentiated or inhibited by ethanol. Two possible allosteric sites were discovered in a transmembraneintrasubunit pocket: a potentiating allosteric site close to the M2 helix and residue V242, as well as an inhibitory membrane- and M4 helix-close intrasubunit site. Finally, evidence was found that could support a previously suggested inhibitory allosteric site in the pore around the 9’ hydrophobic gate.Pentameriska ligandstyrda jonkanaler (pLGICs) är membranreceptorer som utgör vitala delar av varje levande organism. pLGICs proteinstruktur formar en por genom cellmembranet, som kan släppa igenom specifika joner efter aktivering av endogena agonister. pLGICs är allostermodulerade av ligander som binder vid allostera säten och som därigenom antingen stabiliserar en viss form eller förändrar den endogena agonistens bindningsstyrka. Emellertid saknas fortfarande mycket kunskap på detaljnivå om hur dessa modulatorer binder sig till och påverkar kanalerna. En ökad förståelse skulle hjälpa forskningen efter nya och/eller mer effektiva mediciner. Mitt examensarbetehoppas bidra genom att studera hur etanol modulerar den bakteriella ligandstyrda jonkanalen GLIC från Gloeobacter. Det har gjorts genom elektrofysiologimätningar på oocyter och analys av molekulärdynamiksimuleringar, båda av fyra olika GLIC-varianter, som antingen potentieras eller hämmas av etanol, och med eller utan etanol. Två allostera säten upptäcktes i det transmembrana intrasubenhetområdet: ett säte för potentiering nära M2 helixen och aminosyran V242, och ett hämmande säte nära membranet och helix M4. Slutligen hittades tecken som kan styrka existensen av det tidigare föreslagna hämmande allostera sätet i poren kring den hydrophoba porten