Combien de différence un dixième d'un nanomètre peut-il effectuer ? Quand il s'agit de figurer à l'extérieur comment les protéines fonctionnent, une amélioration dans la définition de ce montant minuscule peut signifier la différence entre voir où les atomes sont et comprenant comment ils agissent l'un sur l'autre.
Commissions Supérieures et Moyennes : Détails Atomiques de zinc grippant à la protéine de tambour de chalut de zinc, connus sous le nom de YiiP. Abaissez la Commission : Une bande dessinée illustrant comment le grippement de zinc peut changer la forme de protéine pour régler la géométrie de coordination du site actif pour le transport de zinc (affiché comme tétraèdre dans la Commission moyenne).
Exemple : Neuves, les vues d'améliorer-définition d'une protéine de tambour de chalut de zinc déchiffrée au Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire National de Brookhaven Fournissent pas simplement une structure mais également un mécanisme suggéré pour la façon dont les cellules sentent et règlent le zinc, un élément qui est essentiel pendant la durée de vie, mais qui doit être maintenu à un équilibré pour éviter des problèmes comme les crises, le diabète, et probablement la Maladie d'Alzheimer.
Les découvertes neuves, être publié en ligne le 13 septembre 2009, par nature Structurel et la Biologie Moléculaire, suggèrent également des objectifs pour les médicaments de zinc-réglementation, et peuvent même avancer la compréhension des enzymes de zinc-réglementation assimilées en chloroplastes de centrale avec des implications possibles pour la production de combustible organique.
« Notre objectif est d'indiquer des interactions atomiques dans une structure des protéines pour comprendre la chimie qui est à la base du rôle biologique de la protéine, » a dit le biologiste Dax Fu de Brookhaven, qui a abouti la recherche. « Par cette structure, nous pouvons commencer à comprendre le mécanisme du transport de zinc à un niveau chimique. »
La structure a été indiquée utilisant la cristallographie de rayon X à la Source Lumineuse Du Synchrotron National du Laboratoire de Brookhaven (NSLS), à une source de rayon X fort, à l'ultra violet, et à la lumière infrarouge. En étudiant comment les rayons X rebondissent hors des échantillons cristallisés d'une protéine, les scientifiques peuvent reconstruire l'emplacement et l'orientation des atomes de la protéine dans trois cotes.
L'équipe de Brookhaven avait l'habitude précédemment NSLS pour résoudre une structure des protéines de tambour de chalut de zinc à la basse résolution *. Pour réaliser la structure neuf-et-améliorée, les scientifiques ont ajouté des atomes de mercure pour stabiliser l'emballage de protéine dans les cristaux. Ceci a augmenté la définition de leur visibilité de rayon X par un simple angström (dixième d'un nanomètre). Mais parce qu'il a porté la définition générale de leur structure à juste en-dessous de 3 angströms - la remarque à laquelle les différents atomes commencent à devenir visibles - il a permis aux scientifiques de voir la protéine dans l'action pendant qu'il bondissent à et les ions transportés de zinc.
Utilisant les sondes fluorescentes, les scientifiques ont également étudié comment la protéine s'est déformée en réponse au grippement de zinc. Et ils ont testé comment les modifications aux éléments structurels de la protéine de tambour de chalut de zinc affecteraient sa capacité de transporter le zinc.
Ensemble, ces expériences suggèrent un mécanisme automatique-de réglementation pour le transport de zinc : Zinguez le grippement dans les mouvements charnière charnière de déclencheurs de cellules de deux électriquement parties répulsives de la protéine qui se trouvent en dessous de l'intérieur des cellules, qui a comme conséquence un changement conformationnel de la partie de la protéine qui traverse la membrane cellulaire. Ainsi quand les niveaux de zinc à l'intérieur de la cellule montent trop élevé, cette forme changeant de vitesse d'une certaine manière pousse des ions de zinc par la membrane et hors de la cellule.
« Exact comment la protéine pousse les ions de zinc par la membrane a pour être déterminé encore, » a dit Fu, qui a ajouté que ce sera un centre de la future recherche.
Peut-être, il a ajouté, les médicaments qui grippent aux parties zinc-se sentantes de la protéine pourraient être utilisés pour moduler l'activité de transport de zinc et pour aider à régler des niveaux de zinc en tant que demandes de règlement possibles pour les maladies telles que les troubles ou le diabète de crise. Les Associés de la Science de Brookhaven, qui manage le Laboratoire de Brookhaven, a déposé une demande de brevet liée à ce travail.
De plus, parce que d'autres protéines de transport en métal partagent l'architecture assimilée avec la protéine de tambour de chalut de zinc, les découvertes de cette étude peuvent avancer la compréhension d'autres troubles médicaux joints pour metal le déséquilibre, ainsi que le développement des demandes de règlement possibles pour ces conditions.
En Outre, ce travail peut avoir des implications pour des chercheurs essayant pour améliorer les espérances de la production de biomasse aux centrales, un élément essentiel au développement des combustibles organiques. Le Zinc est un cofacteur essentiel dans une foule de réactions en chloroplastes, le site de la photosynthèse. Mais de même que le cas chez les animaux, les métaux excédentaires peuvent être hautement toxiques aux centrales. En Conséquence, les études à aider à élucider le fonctionnement de protéine de zinc-tambour de chalut pourraient aider des scientifiques à comprendre comment les centrales mettent à jour le reste fragile requis pour l'accroissement idéal.
Les Futures études des structures des protéines au Laboratoire de Brookhaven promettent d'indiquer encore un petit groupe mécaniste plus grand quand une source lumineuse neuve, connue sous le nom de NSLS-II, s'ouvre en 2015. Cette installation, maintenant en construction, sera 10.000 fois plus lumineuse que NSLS. Cette poussée dans la brilliance - et pour cette raison la définition - serait particulièrement importante dans l'étude des protéines de membrane, qui représentent l'immense majorité de protéines d'intérêt à ces médicaments se développants, mais qui il est également souvent difficile cristalliser.
« Comme illustré par cette étude, même les petites améliorations dans la définition de diffraction des rayons X peuvent grand avancer notre compréhension mécaniste de fonctionnement de protéine, » a dit Fu.
Cette recherche a été exécutée au beamline X25A au NSLS. Le travail a été supporté par les Instituts de la Santé Nationaux, le Bureau de la DAINE de la Science (Bureau des Sciences De base d'Énergie), et par le Service de Biologie au Laboratoire de Brookhaven.