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Posted in | Nanoelectronics

科学者はどのようにたくさんのクラスタにアセンブルすることできる細菌の膜蛋白質検出します

Published on July 6, 2009 at 8:51 PM

自己組み立て、自己組織化システムはナノテクノロジーの聖杯ですが、性質は何百万のずっと年のためのそのようなシステムを作り出しています。 科学者のチームはたくさんの細菌の膜蛋白質が環境の選り抜き化学薬品への直接セル動きクラスタにアセンブルできるどのようにをか一義的な見てみました。 結果は生物系の複雑で定期的なパターンがどのようにに生成され、修理することができるか貴重な洞察力を提供します。

1 月 Liphardt は、物理的な生物科学の部分の、たくさんの細菌の膜蛋白質が環境の選り抜き化学薬品への直接セル動きクラスタにアセンブルできるどのようにか示した研究を導きました。 しか結果は複雑で定期的なパターンがまた nanodevices の製造および nanoelectronic 回路の開発のポインターをどのようにに提供できるか貴重な洞察力を提供しません。

「複雑で定期的なパターンが簡単なメカニズムから自発的に現れることができるがパターンはおそらく」、言いました biophysicist を 1 月 Liphardt のこの研究を導いたここに何が起こるかですこと広く感謝されていません。

Liphardt はバークレーの実験室の物理的な生物科学部およびカリフォルニア州立大学バークレー校の物理学部の共同任命を保持します。 彼は資格を与えられる科学の公共図書館でオンラインで使用できるペーパーの今主な著者です: 「超解像度の光学顕微鏡検査と視覚化されたエシェリヒア属大腸菌の Chemotaxis ネットワークの自己構成」。 Liphardt のペーパーを共著してデレックの未開発地域、アン McEvoy、 Hari Shroff、ギャビンの屈折、 Ned Wingreen およびエリック Betzig でした。

セルの存続へのキーは重大なコンポーネント - 蛋白質、脂質、核酸、等 - が配列される方法です。 繁栄するセルのためにこれらのコンポーネントの構成はそれぞれの作業のためにまたセルの次の生成のために再生可能最適化されなければ。 Eukaryotic セルは個別の細胞レベル下の構造を、複雑な構成が明らかである膜行きの細胞器官および蛋白質の交通機関のような特色にします。 ただし、またエシェリヒア属大腸菌のような棒型の細菌のような prokaryotic セルの内で、見つけられるべき複雑で空間的な構成があります。

「それは細菌が彼らの内部および膜を組織し、空間的に分離どのようにできるか残りました幾分神秘的に」言いました Liphardt を持っています。 「生化学的に同一である 2 つのセルは空間的な構成によって非常に異なった動作が、あることができます。 やしのような新技術によって、私達はセルが丁度見どのように組織される、生物的機能によって空間的な構成を関連付けられます」。

やしおよび Chemotaxis ネットワーク

やし技術では、ターゲット蛋白質は蛍光を発する札と分類されます弱い紫外線によって作動したとき。 このライトの強度を十分に低い保つことによって、研究者は photoactivate の個人蛋白質を缶詰にします。

「個々の蛋白質が一つずつ視覚化されているので、私達はそれらを集中させ、数えてもいく次に合成に計算的にすべての蛋白質の位置をアセンブルします、高精度の画像」、 Liphardt を言いました。 「他の技術と、私達は大きいクラスタを観察するか、または単一蛋白質を観察することの間で選択しなければなりません。 やしを使うと、私達はセルを検査し、たくさんの蛋白質を含んでいる大きいクラスタまで単一蛋白質、蛋白質の二量体を、等、ずっと見ることができます。 これは私達がクラスタ内の個々の蛋白質の相対編成を見、同時にクラスタが互いに関して」。どのように配列されるか見ることを可能にします

Liphardt および彼の同僚は環境の手掛りに応じてまたは砂糖、アミノ酸および他の多くの溶ける分子からの細菌の動きを指示しなさいシグナリング蛋白質の E.coli の chemotaxis ネットワークにやし技術を適用しました。 E.coli の chemotaxis ネットワークはコンポーネントが細胞膜のランダムではなく、定期的な分布を表示するのですべての生物的信号方式の最高に理解されるの 1 つで、細菌の空間的な構成を調査するためのモデルです。

「Chemotaxis 蛋白質細菌のセルの棒に集中する大きい感覚的な複合体にと」、は Liphardt 言いました群がります。 「私達は」。かクラスタの細胞位置がセルを育て、分けることで耐久性をもってどのように維持されるかどんな制御サイズおよび密度、そしてか、これらのクラスタがどのように形作るか理解したいと思いました

やしを使用して、 Liphardt および彼の同僚は - に 15 ナノメーターの中間の精密の… chemotaxis のシグナリングネットワーク - Tar、 CheY および咀嚼中央 3 つの蛋白質の細胞位置をマップしました。 彼らはクラスタサイズが 「特性である 1 つのサイズ無しで」。配られたことが分りました 例えば、 Tar 蛋白質の三番目はより小さい側面クラスタとない大きい北極クラスタの部分でした。 326 のセルからの百万以上の個々の蛋白質の相対的な細胞位置の分析は持たれている仮定されるようにそれらがセルの特定の位置に実行中に配られないし、接続しないことを定めました。

「代りに」、 Liphardt を言いました、 「任意側面蛋白質拡散および蛋白質蛋白質の相互作用はおそらく観察された複雑な、発注されたパターンを生成して十分です。 直接 cytoskeletal 介入かトランスポートなしで生物的膜で定期的な構造を作成し、維持できるこの簡単な確率的自己アセンブリメカニズムは prokaryotic および eukaryotic セルで広まる証明するかもしれません」。

Liphardt および彼の研究グループは広まっている実際のところ確率的自己アセンブリがどのようにか見るために eukaryotic 膜の複合体に信号を送ることに今やしを加えています。 確率的自己アセンブリが nanodevices の製造および nanoelectronic 回路の開発を含むナノテクノロジーの広い応用範囲のための複雑で、再生可能なパターン把握約束にたくさんの蛋白質を、組織することができること生物系が性質のナノテクノロジー、デモンストレーションのバージョンであること与えられる。

この作業は健康の許可の科学のオフィス米国エネルギー省によって、エネルギー生物科学プログラム、 Searle の Sloan および基礎および各国用協会資金を供給されました。

バークレーの実験室はバークレー、カリフォルニアにある国立研究所米国エネルギー省です。 それは分類していない科学研究を行ない、カリフォルニア大学によって管理されます。 www.lbl.gov で私達のウェブサイトを訪問して下さい

Last Update: 13. January 2012 21:40

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