Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Forskare Framkallar Fastar och Effektivt Långt Att Bestämma Strukturera av Proteiner

Published on July 20, 2009 at 10:10 PM

Forskare på U.S.-Avdelningen av Energis (DOE) Laboratoriumet för den Lawrence Berkeley Medborgare har framkallat en fasta och effektivt långt att bestämma strukturera av proteiner, förkortning ett processaa som tar ofta år in i en materia av dagar.

Greg Hura på Sibylsbeamlinen på den Avancerade Ljusa Källan på det Berkeley Labbet. Beamlinen har utbytbara två att avsluta posterar, en för macromolecular crystallography, och man för litet metar Röntgar spridningen (SAXS). Foto: Lawrence Berkeley MedborgareLabb - Roy Kaltschmidt, fotograf

Dengenomgång proteinpipelinen kunde låta forskare påskynda utvecklingen av biobränslen, dechiffrerar hur extremophiles blomstrar villkorar in den byte mest organismer, och bättre förstå hur proteiner bär livsviktigt liv fungerar ut.

Tekniken ska hjälpforskareuppehället stegar med den växande floden av data som stemming från genomic studier av organismer, och miljö- tar prov liksom seawater och smutsar. Varje ny gen som identifieras i dessa studier kodifierar för ett protein, och strukturera av varje protein måste karakteriseras för att bestämma vad den gör. Är strukturella karakteriseringtekniker för Ström långsamma, emellertid fungerar menande nyligen upptäckta proteiner och deras uppehället för många komplex som traver upp, deras att återstå en gåta.

”Finns Det en flaskhals i strukturell genomics, och vårt system tilltalar att,” något att säga Greg Hura, en forskare i det Berkeley Labb Uppdelning för Biosciences för Läkarundersökning. Han framkallade tekniken med John Tainer av det Berkeley Labb Uppdelning för Vetenskaperna om olika organismers beskaffenhet och det Scripps Forskningsinstitut i La Jolla, CA. Michael Adams och andra forskare från Universitetar av Georgia som bidrogs också till forskningen.

Deras arbete publiceras i Juli 20 den on-line upplagan av föra journal överNaturMetoderna.

Laget framkallade proteinpipelinen på den Avancerade Ljusa Källan (ALS), en medborgareanvändarelätthet som lokaliserades på det Berkeley Labbet som frambringar intensivt lätt för vetenskaplig forskning. På en beamline som kallades SIBYLS, använde de en liten teknik som kallades, metar röntgenstrålespridningen (SAXS), som kan avbilda ett protein i dess naturligt påstår, liksom in en lösning, och på en rumslig upplösning av omkring 10 angstroms, som är liten nog att bestämma ett tredimensionellt protein, forma. Det ljust för briljant som frambrings av den Avancerade Ljusa Källan, minimerar beloppet av materiellt som krävs för varje experiment, som gör tekniken praktisk för nästan någon biomolecule.

Att maximera rusa, Hura installerade en robot som pipettes automatiskt protein tar prov in i placerar, så de kan analyseras av röntgenstrålespridning. Och att analysera de resulterande datan, använde de supercomputingresurserna av U.S.-Avdelningen av Energis Forskning för MedborgareEnergi som Vetenskaplig Beräkning Centrerar (NERSC), som baseras på det Berkeley Labbet. Supercomputer'sen samla i en klunga kan snurra till och med data för 20 proteiner per vecka eller mer än 1000 macromolecules per år.

Resultatet är ett system som flyttningar på halsbrytande rusar jämfört till van vid strömtekniker bestämmer forma och strukturerar av proteiner: röntgenstrålecrystallography och kärn- magnetisk resonans. För en tid sedan i spänna över av en månad, använde laget systemet för att lösa strukturera av 40 proteiner från den Pyrococcus furiosusen, ett mikroskopiskt extremophile som kan bo på 100°C.

”Skulle har Detta tagit flera år med röntgenstrålecrystallography,” något att säga Hura. ”Vilket van vid tar år, nu tar canen veckor.”,

Tillfogar Tainer, ”Oss kan nu erhålla strukturell information i lösning på tar prov mest, ganska än de 15 procentna erhållande av det bäst av försöken för Strukturell Genomics för strömmen som de Begynnelse- använder kärn- magnetisk resonans och crystallography. ”,

Det Berkeley Labblaget valde P.-furiosus, därför att det är en fängslande ren energi för kandidat för tillverkning av och andra applikationer. Det har en bana som producerar vätet, som är ett potentiellt alternativ tankar. Och många industriellt bearbetar är högt acidic och mycket hoat - villkorar att P.-furiosusförälskelser.

”Om vi kunde lära att vilka av organism proteiner låter, villkorar den som blomstrar i dessa, då kanske kan vi applicera dem till energiproduktionen och andra applikationer,” något att säga Hura.

Framtida syntetmaterialbiologiförsök kan gälla att ta ett användbart protein eller en knyta kontakt av proteiner från en microbe och import den in i en annan microbe. För att göra denna måste forskare lära, att hur mycket av knyta kontakt behöver att vara importerad och, stilla ha den att vara kompetent att göra dess jobb. Detta kräver analysering av individen som proteiner i hundratals olikt villkorar.

”Är Detta var vårt ska system har ett stort att få effekt. Vi kan göra denna typ av strukturell analys i en materia av veckor, som motsatt till år med crystallography,” något att säga Hura.

Naturligtvis sådan rusa kommer inte utan tradeoffs. Röntga crystallographyavkastningar som extremt är med hög upplösning, avbildar, lilla stunder metar röntgenstrålespridningavkastningar som ett protein formar på en mycket lägre upplösning av omkring 10 angstroms (en angstrom är en som tio-är miljonte av en millimeter).

Men det jämnt av information som erbjuds av röntgenstrålecrystallography, är inte alltid nödvändigt. Ibland och enkelt att veta, om ett protein är liknande in, forma till another är nog som ska läras att dess fungerar. Och SAXS-smink för vad den saknar i precision genom att ge exakt information på forma, enheten och de conformational ändringarna av proteiner i lösning.

”Kan Vi ha mindre information, och stillbilden svarar att ifrågasätter det behov att svaras,” något att säga Hura som tillfogar att deras teknik ska hjälprättstjänaren i det nästa arrangerar gradvis av genomicsforskning. ”Växer numrera av gener som identifieras, på ett enormt klassar. Vi behöver uppehället stegar med denna och lärer om alla proteiner kodade i dessa gener.”,

Tillfogar Tainer, ”är Denna pipeline ett exempel av bedöva får effekt oss kan uppnå, genom att kombinera fysik och att iscensätta med strukturell biologi, som är möjligheten på det lika Berkeley för regerings- labb Labbet.”,

Det tvärvetenskapliga arbetet, som förades på det Berkeley Labb Avancerade Ljusa Källa på beamline 12.3.1, också som var bekant som SIBYLS (Structurally Integrerad Biologi för Vetenskaperna om olika organismers beskaffenhet), relied på resurser förutsatt att av tre separata kontor inom DOEKontoret av Vetenskap (SC). Detta arbete sig själv stöttades i del av SCS Kontor av Biologisk och Miljö- Forskning (BER). ALSEN stöttas av SCS Kontor av Grundläggande EnergiVetenskaper, fördriver beamlinen stöttas i del av BER. NERSC betalas av SCS Kontor av Avancerad Vetenskaplig Beräkning.

Att bistå kommunikation av resultat, skapade laget entillgänglig databas, www.Bioisis.net, som arkiverar all experimentellt specificerar tillhörande med analyserat varje tar prov.

”Robustt, metar strukturella analyser för kick-genomgång lösning vid litet Röntgar spridningen (SAXS)” vid Greg Hura, Angeli Menon, Michal Hammel, Robert P. Rambo, Farris Poole, Susan Tsutakawa, Francis Jenney, Scott Classen, Kenneth Frankel, Robert Hopkins som Sjungas-jae Yang, Joseph Scott, Bret Dillard, Michael Adams, och John Tainer publiceras on-line Juli 20 i föra journal överNaturMetoderna.

Last Update: 25. January 2012 00:45

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