Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Nanoelectronics

Ученые обнаружили, как тысячи Бактериальные мембранных белков смог собрать в кластеры

Published on July 6, 2009 at 8:51 PM

Самосборки и самоорганизации системы Святой Grails нанотехнологий, но природа занимается производством таких систем в течение миллионов лет. Группа ученых взяла уникальный внешний вид, как тысячи бактериальных белков мембраны способны собираться в кластеры, что прямое движение ячейки, чтобы выбрать химических веществ в окружающей среде. Их результаты дают ценную информацию о том, как комплекс периодических закономерностей в биологических системах могут быть созданы и отремонтированы.

Ян Liphardt, Отделения физических Biosciences, привело исследование, которое показало, как тысячи бактериальных белков мембраны способны собираться в кластеры, что прямое движение ячейки для выбора химических веществ в окружающей среде. Мало того, что результаты дают ценную информацию о том, как сложной периодической модели, но может также обеспечить указателей в изготовлении наноустройств и разработку схем наноэлектроники.

"Это не ценится, что сложные периодические образцы могут спонтанно возникать от простых механизмов, но это, вероятно, что здесь происходит", сказал Ян Liphardt, биофизик который возглавлял это исследование.

Liphardt проводит совместные встречи с Беркли лаборатория "с физической Biosciences отдела и Калифорнийского университета в Беркли, физический факультет. Он является основным автором бумаги теперь доступны он-лайн в Публичной библиотеки науки под названием ". Самоорганизация сети кишечная палочка Хемотаксис полученную с использованием сверхвысокого разрешения светового микроскопа" Соавторство бумаги с Liphardt были Дерек Гринфилд Энн МакЭвой, Хари Шрофф, Гэвин Крукс, Нед Wingreen и Эрик Betzig.

Ключ к выживанию клетка является, каким образом ее важнейших компонентов - белков, липидов, нуклеиновых кислот и т.д. - расположены. Для ячеек, чтобы процветать, организация этих компонентов должна быть оптимизирована для их деятельности, а также воспроизводимые для последующих поколений клеток. Эукариотической клетки особенность различных субклеточных структур, таких как мембраны органелл и систем транспортного белка, чья сложная организация является очевидной. Тем не менее, есть и сложные пространственные организации можно найти в прокариотических клетках, таких как палочковидные бактерии, как кишечная палочка.

"Это осталось немного таинственный, как бактерии способны организовать и пространственно отделить их интерьеры и мембраны", сказал Liphardt. "Две клетки, которые являются биохимически идентичными может иметь очень различное поведение в зависимости от их пространственной организации. С появлением новых технологий, таких как PALM, мы можем увидеть, как именно клетки организованы и связаны с пространственной организации биологической функции ".

PALM и Хемотаксис Сети

В технике PALM, белков-мишеней помечены тегами, которые светятся при активации слабым светом ультрафиолета. Поддерживая интенсивность этого света достаточно низкой, исследователи могут photoactivate отдельных белков.

"Так как отдельные белки в образ будут включены по одному за раз, мы можем локализовать и сосчитать их, а затем собрать вычислительно расположение всех белков в композитный, высокоточные изображения," сказал Liphardt. "С другой технологии, мы должны выбирать между соблюдением больших кластеров или наблюдения одного белка. С PALM, мы можем рассмотреть клетку и увидеть одного белка, белок димеры, и так далее, вплоть до крупных кластеров, содержащих тысячи белков. Это дает нам возможность видеть относительное организация индивидуальных белков внутри кластеров и в то же время, как кластеры расположены относительно друг-друга ".

Liphardt и его коллеги применили технику PALM к сети E.coli хемотаксис сигнальных белков, которые направляют движение бактерий к или от сахаров, аминокислот и многих других растворимых молекул в ответ на сигналами окружающей среды. E.coli хемотаксис сети является одним из лучших понимали всех биологических систем сигнализации и является моделью для изучения бактериальных пространственной организации, поскольку ее компоненты отображения неслучайной, периодическое распределение в клеточной мембране.

"Хемотаксис белков кластеров в большие сенсорные комплексы, локализовать к полюсам бактериальной клетки", Liphardt сказал. "Мы хотели, чтобы понять, как эти кластеры форме, что контроль за их размера и плотности, и то, как сотовые расположение кластеров энергично поддерживать в растущих и делящихся клеток".

Использование PALM, Liphardt и его коллеги сопоставили сотовой места из трех белков центральное хемотаксис сети сигнализации - Тар, Чей и жевать - со средней точностью до 15 нанометров. Они обнаружили, что размеры кластеров были распределены ни с кем не форматом "характеристикой." Например, треть Тар белки были частью меньшего бокового кластеров, а не больших полярных кластеров. Анализ относительных клеточных местах более чем одного миллиона индивидуальных белков из 326 клетки установлено, что они не являются активно распространяться или получения конкретных местах в клетках, как это было предположить.

"Вместо этого," сказал Liphardt, "случайные боковой диффузии белков и белок-белковых взаимодействий, вероятно, достаточной для генерации наблюдаются сложные, упорядоченные узоры. Этот простой стохастической самосборки механизм, который может создать и поддерживать периодических структур в биологических мембранах без прямого участия цитоскелета или активного транспорта, может оказаться широко распространены как в прокариотических и эукариотических клеток. "

Liphardt и его исследовательская группа в настоящее время применение PALM для сигнализации комплексов в эукариотических мембраны, чтобы увидеть, насколько широко является стохастической самоорганизации в природе. Учитывая, что биологические системы версии природы нанотехнологий, демонстрация того, что стохастические самосборки способна организовать тысяч белков в сложные и воспроизводимые модели перспективен для широкого спектра применений в области нанотехнологий, в том числе изготовления наноустройств и развитие наноэлектроники схем.

Эта работа финансировалась Департаментом США в Управление энергетики наук, энергетики Biosciences программы, Слоана и Сирл фондов, а также Национального института здоровья грантов.

Беркли лаборатория Министерства энергетики США национальной лаборатории, расположенной в городе Беркли, штат Калифорния. Это ведет несекретных научных исследований и управляется Калифорнийским университетом. Посетите наш сайт по адресу www.lbl.gov

Last Update: 3. October 2011 10:05

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit