Wojciech Cichowski, Monika Kurczyńska

Symulacje transportu jonów przez białka transmembranowe pozwalają lepiej zrozumieć szereg procesów fizjologicznych, związanych z sygnalizacją komórkową i transportem cząsteczek za pośrednictwem nanoporów w błonie komórkowej. Dzięki temu możliwe staje się kontrolowanie podobnych procesów i fakt ten wykorzystywany jest przy opracowywaniu nowych metod leczenia chorób, u podstaw których leży nieprawidłowe funkcjonowanie określonych kanałów jonowych.

Wiodącym programem, umożliwiającym przeprowadzanie symulacji ruchu jonów, jest GCMC/BD Ion Simulator [2], działający w oparciu o algorytmy Dynamiki Browna i Grand Canonical Monte Carlo. Operacje wykonywane przez program dzielą się na kilka etapów. W rezultacie otrzymuje się pliki zawierające informacje o wynikach symulacji oraz o warunkach, przy których dana symulacja została przeprowadzona. Jednak wszystkie dane, zawarte w wygenerowanych plikach, zapisane są w sposób niewygodny do interpretacji. Aby w znacznym stopniu uprościć i przyspieszyć etap analizy uzyskiwanych wyników, zaprojektowany został program Ion Current Analyser v.2.0 (ICA). Zaimplementowany w środowisku programistycznym MATLAB, wyposażony został w graficzny interfejs, który umożliwia przejrzystą prezentację parametrów charakteryzujących właściwości badanych nanoporów.

Rola użytkownika ogranicza się do wskazania plików z wynikami, z których każdy dotyczy jednej z szeregu symulacji przeprowadzanych dla danego białka, przy różnych ustawieniach napięcia transmembranowego bądź różnych stężeniach jonów po obu stronach błony. Parametry, jakie ICA odczytuje z plików, to charakterystyki jonów (rodzaj, ładunek, współczynnik dyfuzji, parametry potencjału LennardaJonesa, stężenia zewnątrz i wewnątrzkomórkowe cząsteczek) oraz najważniejsze wartości napięcia transbłonowego oraz wartości natężenia prądów jonowych. Na podstawie tych informacji program generuje wykresy zależności prądowonapięciowych, wyświetla informacje o jonach, których przepływ był symulowany oraz wyznacza parametry charakteryzujące białko transmembranowe, takie jak konduktancja, selektywność i prostowanie, dla różnych wariantów potencjałów transbłonowych. Wszystkie te wielkości zostają zestawione w tabelach i innych panelach interfejsu graficznego.

Program umożliwia eksport do plików zarówno wartości wszystkich wyliczonych parametrów jak i wygenerowanych wykresów. Rozwiązanie to zapewnia

Dalsza część Artykułu dostępna jest w postaci PDF po zalogowaniu się 1-2/2013