马萨诸塞州阿默斯特-化学家和运动机能师坐公交车，但这不是在开玩笑。取而代之的是，运动学家，主要作者Ned Debold和化学家Dhandapani Venkataraman，“ DV”开始在通向马萨诸塞州阿默斯特大学的公共汽车通勤中交谈，发现他们对能量如何从一种形式转换为另一种形式感兴趣-对于Debold来说，是肌肉组织和DV，在太阳能电池中。

德博尔德告诉化学家，研究人员如何一直在寻找替代能源来替代人体通常的一种叫做三磷酸腺苷(ATP)的分子。这样的来源可以控制肌肉活动，并可能导致例如脑瘫的新的肌肉痉挛镇定治疗，或激活或增强MS，ALS和慢性心力衰竭的骨骼肌功能。

肌肉生理学家Debold说，所有这些都使人极度虚弱，因为身体无法修复它们。它没有良好的机制来控制-抑制或增强-肌球蛋白功能，即驱动运动的分子马达。

正如DV所指出的，寻找新化合物的通常方法是系统地测试数百万人中的每一个，直到似乎值得跟进为止-经典的“大海捞针”方法。他说：“有一次我向内德建议，'为什么我们不自己动手做针呢?'这使我们开始了这个有趣的项目，该项目汇聚了原本永远无法一起工作的人们。”

很快，两人发现他们需要有人来模拟DV制造的分子与Debold使用的肌球蛋白分子之间的相互作用进行测试。他们邀请了计算化学家陈建汉。

Chen解释说：“我们进行了计算机建模，因为从实验上很难知道使用DV合成的分子将如何产生肌球蛋白。我们可以使用计算机仿真来提供分子水平的详细图片，以了解这些化合物为何可能具有一定的作用。这不仅可以提供关于肌球蛋白如何与当前化合物相互作用的见解，还可以为DV提供路线图，以用于设计更有效地改变肌球蛋白功能的新化合物。”

研究人员本月在《生物物理杂志》上报道说，他们已经制成了一系列合成化合物，作为肌肉蛋白肌球蛋白的替代能源，并且肌球蛋白可以利用这种新的能量来产生力量和速度。Debold实验室的Mike Woodward是他们论文的第一作者，Chen实验室的Xiaoxiao Liu进行了计算机模拟。

通过使用不同的异构体-原子排列不同的分子-他们能够“有效地调节，甚至抑制肌球蛋白的活性”，这表明改变异构体可能提供一种简单而有效的方法来控制分子运动功能。使用新的ATP替代物的三个异构体，它们表明肌球蛋白的产生力和产生运动的能力可以显着改变。“通过将我们的实验结果与计算结果进行关联，我们表明每种异构体均通过影响肌球蛋白机械化学循环的不同步骤来发挥内在控制作用。”

DV回忆说：“我的实验室以前从未制造过这类化合物，我们必须学习新的化学方法;我的学生Eric Ostrander从事合成工作。”他补充说，新化学涉及将三个磷酸基团粘附在一个光敏分子偶氮苯上，这使研究人员现在将其称为三磷酸偶氮苯。

Debold说，这三人的下一个阶段将是绘制肌球蛋白生化周期中各个阶段的过程图。“在肌肉研究领域，我们仍然不完全了解肌球蛋白如何将食物中的能量转化为机械功。这是理解肌肉如何收缩的核心问题。通过为肌球蛋白提供精心设计的替代能源，我们可以了解这种复杂的分子运动的工作原理。在此过程中，我们很可能会揭示出解决许多与肌肉相关的疾病的新颖目标和方法。”