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Posted in | Nanoelectronics

과학자는 어떻게 다발로 모일 수 있습니다 세균성 막 단백질의 수천 발견합니다

Published on July 6, 2009 at 8:51 PM

각자 소집 및 자가 구성 시스템은 나노 과학의 성배(holy Grail)입니다, 그러나 성격은 년의 수백만을 위한 그 같은 시스템을 일으키고 있습니다. 과학자의 팀은 세균성 막 단백질의 수천이 그들의 환경에 있는 추려낸 화학제품에 직접 세포 운동 다발로 모일 수 있는 어떻게를 지 유일한 보았습니다. 그들의 결과는 생물 체계에 있는 복잡한 정기적인 패턴이 어떻게로 생성되고 고쳐질 수 있는지 귀중한 통찰력을 제공합니다.

1월 Liphardt는, 물리적인 Biosciences 부분의, 세균성 막 단백질의 수천이 그들의 환경에 있는 추려낸 화학제품에 직접 세포 운동 다발로 모일 수 있는 어떻게 지 보여준 연구를 지도했습니다. 뿐만 아니라 결과는 복잡한 정기적인 패턴이 또한 그러나 nanodevices의 제작 및 nanoelectronic 회로의 발달에 있는 포인터를 어떻게로 제공할 수 있던지 귀중한 통찰력을 제공합니까.

"복잡한 정기적인 패턴이 간단한 기계장치에서 자발적으로 나올 수 있다는 것을 넓게 감사되지 않습니다, 그러나 그것은 아마," 말했습니다 생물 물리학자를 1월 Liphardt 의 이 연구를 지도한 여기에서 무슨 일이 일어나는가가입니다.

버클리 실험실의 물리적인 Biosciences 부 및 버클리 주립 대학의 물리학 부를 가진 합동 약속이 Liphardt에 의하여 보전됩니다. 그는 제목이 붙은 과학의 공립 도서관에서 온라인으로 유효한 종이의 지금 주요한 저자입니다: "최고 해결책 가벼운 현미경 검사법에 Imaged 대장균 Chemotaxis 통신망의 자기 조직화." Liphardt를 가진 서류를 공저해서 Derek Greenfield, 앤 McEvoy, Hari Shroff, Gavin 도둑, Ned Wingreen 및 에리크 Betzig이었습니다.

세포의 생존에 키는 그것의 중요한 분대 - 단백질, 지질, 핵산, 등등 -가 배열되는 방법입니다. 번창할 것이다 세포를 위해, 이 분대의 편성부대는 그들의 각각 활동을 위해 또한 세포의 계속되는 발생을 위해 재생 가능한 낙관되어야. 진핵 세포는 명백한 subcellular 구조물을 막 경계 세포기관과 그의 복잡한 편성부대가 이의없이 명백한 단백질 수송 시스템과 같은 특색짓습니다. 그러나, 또한 대장균 같이 로드 모양 박테리아와 같은 prokaryotic 세포 안에서 찾아낼 복잡한 공간 편성부대가 있습니다.

"그것은 박테리아가 그들의 내부 및 막을 편성하고 공간에 분리할 수 있는 방법 남아 있었습니다 약간 신비하게," 말했습니다 Liphardt를 가지고 있습니다. "생화확적으로 동일한 2개의 세포에는 그들의 공간 편성부대에 따라서 아주 다른 행동이, 있을 수 있습니다. 종려와 같은 신기술로 우리는 세포가 어떻게 편성되는지 정확하게 보고 생물학 기능으로 공간 편성부대를 관련시킬 수 있습니다."

종려와 Chemotaxis 통신망

종려 기술에서는, 표적 단백질은 형광을 발하는 꼬리표로 레테르를 붙입니다 약한 자외선에 의해 활성화될 때. 이 빛의 강렬을 충분히 낮은 유지해서, 연구원은 photoactivate 개별 단백질을 통조림으로 만듭니다.

"개별적인 단백질이 한번에 하나씩으로 imaged 이기 때문에, 우리는 그(것)들을 지방화하고 세어서 좋, 합성물로 그 후에 컴퓨터로 모든 단백질의 위치를 조립합니다, 높 정밀도 심상," Liphardt를 말했습니다. "그밖 기술로, 우리는 큰 다발을 관찰하거나 단 하나 단백질 관찰하기 사이에서 선택해야 합니다. 종려로, 우리는 세포를 검토하고 단백질의 수천을 포함하는 큰 다발까지 단 하나 단백질, 단백질 이합체를, 등등, 도중 내내 볼 수 있습니다. 이것은 저희를 다발 내의 개별적인 단백질의 상대 편성을 보고 동시에 다발이 서로에 관하여." 어떻게 배열되는지 보는 가능하게 합니다

Liphardt와 그의 동료는 환경 큐에 응하여 또는 멀리 설탕, 아미노산 및 다른 많은 녹는 분자에서 박테리아의 운동을 지시하십시오 신호 단백질의 E.coli chemotaxis 통신망에 종려 기술을 적용했습니다. E.coli chemotaxis 통신망은 그것의 분대가 세포막에 있는 nonrandom, 정기적인 배급을 디스플레이하기 때문에 모든 생물학 신호 방식의 최고 이해된의 하나이고 세균성 공간 편성부대 공부를 위한 모형입니다.

"Chemotaxis 단백질 세균성 세포의 극에 지방화하는 큰 감각 복합물로,"는 Liphardt 말했습니다 클러스터합니다. "우리는."지 다발의 셀 방식 위치가 세포 증가하고 분할하기에서 강력하게 유지되는 방법 무슨 통제 그들의 규모 및 조밀도, 그리고, 이 다발이 어떻게 형성하는지 이해하고 싶었습니다

종려를 사용하여, Liphardt와 그의 동료는 -에 15 나노미터의 비열한 정밀도를 가진 - chemotaxis 신호 처리 네트워크 - 타르, CheY 및 씹기 중앙 3개의 단백질의 셀 방식 위치를 지도로 나타냈습니다. 그(것)들은 다발 규모가 "특성인 1개 규모 없이." 분산되었다는 것을 것을을 발견했습니다 예를 들면, 타르 단백질의 세 번째는 더 작은 옆 다발과 큰 극지 다발의 아닙니다 일부분이었습니다. 326의 세포에서 일백만개 개별적인 단백질의 상대적인 셀 방식 위치의 분석은 가지고 있는 가설을 세우는 그(것)들이 세포에 있는 특정 위치에 액티브하게 분산되지 않거나 붙어 있지 않다는 것을 결정했습니다.

"대신," Liphardt를 말했습니다, "무작위 옆 단백질 유포와 단백질 단백질 상호 작용은 아마 관찰한 복잡한, 명령한 패턴을 생성하게 충분합니다. 직접 세포 구조 관련 또는 능동 이동 없이 생물학 막에 있는 정기적인 구조물을 만들고 유지할 수 있는, 이 간단한 확률론적인 각자 집합 기계장치는 prokaryotic기도 하고 진핵 세포에서 대폭적 증명할 수 있습니다."

Liphardt와 그의 연구 단체는 지금 얼마나 대폭적 실제로 확률론적인 각자 집합이인지 보기 위하여 진핵 막에 있는 복합물 신호에 종려를 적용하고 있습니다. 확률론적인 각자 집합이 nanodevices의 제작 및 nanoelectronic 회로의 발달을 포함하여 나노 과학에 있는 넓은 채용 범위를 위한 복잡하고 재생 가능한 패턴 파악 약속으로 단백질의 수천, 편성 가능하다 생물 체계가 성격의 나노 과학, 데몬스트레이션의 버전이다는 것을 주는.

이 일은 건강 교부금의 과학의 사무실 미국 에너지성에 의해, 에너지 Biosciences 프로그램, Searle Sloan 및 기초 및 국제 학회 투자되었습니다.

버클리 실험실은 버클리, 캘리포니아에서 있는 국립 연구소 미국 에너지성입니다. 그것은 분류되지 않는 과학적인 연구를 하고 가주 대학에 의해 처리됩니다. www.lbl.gov에 우리의 웹사이트를 방문하십시오

Last Update: 14. January 2012 04:02

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