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Enregistrement W2913704051 · doi:10.1101/533984

Tubulin as a sensitive target of nanosecond-scale intense electric field: quantitative insights from molecular dynamics simulations

2019· preprint· en· W2913704051 sur OpenAlex

Pourquoi ce travail est dans la base

Une base qui oublie comment elle a trouvé un travail ne peut pas être vérifiée. Voici les voies qui ont admis celui-ci.

affAu moins un auteur déclare une institution canadienne dans l'instantané OpenAlex épinglé.

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2019
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueMicrobial Inactivation Methods
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMicrotubuleTubulinNanosecondElectric fieldCytoskeletonBiophysicsMolecular dynamicsIntracellularGTPaseDynamics (music)ChemistryNanotechnologyCellCell biologyBiologyMaterials sciencePhysicsBiochemistryComputational chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Intense pulsed electric fields are known to act at the cell membrane level and are already being exploited in biomedical and biotechnological applications. However, it is not clear if intra-cellular components such as cytoskeletal proteins could be directly influenced by electric pulses within biomedically-attainable parameters. If so, a molecular mechanism of action could be uncovered for therapeutic applications of such electric fields. To help clarify this question, we first identified that a tubulin heterodimer is a natural biological target for intense electric fields due to its exceptional electric properties and crucial roles played in cell division. Using molecular dynamics simulations, we then demonstrated that an intense - yet experimentally attainable - electric field of nanosecond duration can affect the β -tubulin’s C-terminus conformations and also influence local electrostatic properties at the GTPase as well as the binding sites of major tubulin drugs site. Our results suggest that intense nanosecond electric pulses could be used for physical modulation of microtubule dynamics. Since a nanosecond pulsed electric field can penetrate the tissues and cellular membranes due to its broadband spectrum, our results are also potentially significant for the development of novel therapeutic protocols. Author summary α / β -tubulin heterodimers are the basic building blocks of microtubules, that form diverse cellular structures responsible for essential cell functions such as cell division and intracellular transport. The ability of tubulin protein to adopt distinct conformations contributes to control the architecture of microtubule networks, microtubule-associated proteins, and motor proteins; moreover, it regulates microtubule growth, shrinkage, and the transitions between these states. Previous recent molecular dynamics simulations demonstrated that the interaction of the tubulin protein macrodipole with external electric field modifies orientation and conformations of key loops involved in lateral contacts: as a result, the stability of microtubules can be modulated by such fields. In this study, we seek to exploit these findings by investigating the possibility of fine-tuning the dipolar properties of binding sites of major drugs, by means of the action of electric fields. This may open the way to control tubulin-drug interactions using electric fields, thus modulating and altering the biological functions relative to the molecular vectors of microtubule assembly or disassembly. The major finding of our study reveals that intense ( > 20 MV/m) ultra-short (30 ns) electric fields induce changes in the major residues of selected binding sites in a field strength-dependent manner.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,052
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,254
Écart entre enseignants0,245 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle