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

Los Investigadores del Laboratorio de Berkeley Destapan la Acción del Atómico-Nivel de los Motores De Forma Anular de la Proteína

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

La acción del atómico-nivel de una clase notable de los motores de forma anular de la proteína ha sido destapada por los investigadores con el Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley (Laboratorio de Berkeley) usando un beamline avanzado de la cristalografía de la proteína en la Fuente De Luz Avanzada (ALS). Estos motores de la proteína desempeñan papeles fundamentales en la expresión génica y la réplica, y son vitales a la supervivencia de todas las células biológicas, así como a los agentes infecciosos, tales como el papillomavirus humano, que se ha conectado al cáncer de cuello del útero.

James Berger (dejado) y Nathan Thomsen resolvieron la estructura de un motor importante de la proteína llamado el factor del fin de la transcripción de Rho usando las capacidades de la cristalografía de la proteína de Beamline 8.3.1 en la Fuente De Luz Avance del Laboratorio de Berkeley. (Foto de Roy Kaltschmidt, Asuntos de Pubilc del Laboratorio de Berkeley)

James Berger, bioquímico y biólogo estructural que lleva a cabo citas comunes con las Ciencia Biológicas Físicas División del Laboratorio de Berkeley y el Departamento de Berkeley de la Universidad de California de Molecular y Biología Celular, y Nathan Thomsen, estudiante de tercer ciclo en su grupo de investigación, ha capturado un shapshot crítico de la acción de una enzima conocida como el factor del fin de la transcripción de Rho. En bacterias, la proteína del motor de Rho ata a una región específica de ARN de mensajero y desplaza a lo largo del encadenamiento para terminar selectivamente la transcripción en las puntas discretas a lo largo del genoma.

“Hemos mostrado que el factor del fin de la transcripción de Rho de Escherichia Coli funciona como un motor rotativo, como los motores encontrados en ciertas clases de los aeroplanos de la hélice,” dice a Berger. “Mientras Que las barrenas del motor, aprovisionadas de combustible por la energía química en nucleótidos del ATP, él tiran de hilos del ARN con él son interiores, una acción que permita a Rho recorrer a lo largo del ARN encadenan. Interesante, la orden de despedida rotativa del motor es en polarización negativa de modo que la proteína de Rho pueda recorrer en solamente una dirección a lo largo del encadenamiento del ARN.”

Berger y Thomsen son los co-autores de una información de papel los resultados esta investigación que se ha publicado en la Célula del gorrón. Se titula el papel: “Ejecutándose en marcha atrás: la base estructural para la polaridad del desplazamiento en helicases hexameric.”

El factor de Rho es una pieza de la superfamilia hexameric del helicase de las enzimas - proteínas de forma anular compuesta de seis subunidades o “cilindros independientes.” Los helicases de Hexameric se encuentran en todos los organismos y están implicados en desenrollar y la mudanza de hilos de la DNA y del ARN alrededor de la célula. Hay dos subfamilias de las enzimas hexameric del helicase: AAA+ y RecA. Rho pertenece a la familia de RecA, que es la más común de bacterias. Los motores de AAA+ se encuentran predominante en eucariotas, incluyendo seres humanos, así como algunos patógeno humanos, tales como el papillomavirus. Estos motores se descienden de un antepasado común lejos detrás en la evolución, pero tienen propiedades distintas, especialmente ellos recorren a lo largo de carriles del ácido nucléico en direcciones opuestas. Los Científicos tienen quisieron saber porqué difiere el movimiento en polarización negativa de estos motores, Berger explican.

“Si usted quiere entender cómo una enzima trabaja, y desarrolla quizás eventual la droga terapéutica que engomará encima de los trabajos y para el motor de hacer su trabajo, ayuda a conocerle qué el motor parece,” dice. “Somos el primer grupo para determinar la estructura cristalina de una clase de RecA del helicase del hexamer en un estado del desplazamiento limitado a su carril del ácido nucléico y ATP. De este modo, cogimos por casualidad el motor en pleno acto de seguir su trayectoria a lo largo de un encadenamiento del ARN.”

Berger y Thomsen resolvieron la estructura de este motor de la proteína de Rho usando las capacidades de la cristalografía de la proteína de ALS Beamline 8.3.1. El ALS es un sincrotrón del electrón diseñado para acelerar electrones a las energías de casi dos mil millones electronvoltios (GeV) y para enfocarlos en un haz apretado alrededor de un anillo de almacenamiento. Los Haces de la luz el ultravioleta y de la radiografía se extraen de este haz electrónico con el uso de los dispositivos magnéticos el doblar, del wiggler o del undulator. Estos haces luminosos son cientos millones de veces más brillantes que ésas de los mejores tubos de radiografía. El ALS Beamline 8.3.1 es movido por motor por un imán superconductor de la curva, o el “superbend,” y tiene recursos experimentales que ofrezcan múltiple-longitud de onda la difracción anómala (ENOJADA) y a capacidades monocromáticas de la cristalografía de la proteína.

“La alta brillantez de los haces de radiografía y las capacidades experimentales en Beamline 8.3.1 eran críticas a nuestro éxito,” dice a Berger, uno de los portavoces científicos para el beamline.

Qué Berger y Thomsen encontrados de sus estudios estructurales estaban los elementos obligatorios de ese nucléico-ácido dentro de la espiral del anillo de Rho alrededor de seis bases de ARN. Cuando los puntos de enlace del ATP que se acoplan a este desbloquear del segmento del ARN su energía química con la hidrólisis del nucleótido, ellos hacen tan de una manera secuencial que propague alrededor del anillo hexameric. Esta energía química se convierte en el movimiento mecánico que dicta la dirección rotatoria del motor de Rho basado en la pedido de despedida de los sitios del ATP.

“Piense en ella tienen gusto de los cilindros en un motor radial,” Berger dice. “El combustible y la admisión vienen hacia adentro a partir de una cara, llevando a los movimientos que hacen los cilindros hacer girar alrededor un eje de levas central del ARN. Sin Embargo, porque los cilindros mienten real fuera del avión, recorren a lo largo del eje de levas mientras que se mueven.”

En su estudio, Berger y Thomsen encontraron que la naturaleza ha desarrollado un mecanismo rotativo similar para la proteína del papillomavirus E1, un helicase hexameric de la familia de AAA+. Su análisis mostró que el motor E1 se mueve en la dirección opuesta a lo largo de un encadenamiento nucléico porque la pedido de despedida rotatoria de los sitios del ATP se invierte real. La Determinación de la estructura molecular de los motores de la proteína y el aprendizaje de cómo operatorio es críticos no sólo a la comprensión básica de los principios moleculares que controlan la célula, pero también a ayudar esfuerzos farmacéuticos del descubrimiento de la droga.

La “DNA y el ARN son grandes y los polímeros macromoleculares incómodos que presentan un reto a las máquinas moleculares que necesitan llegar hasta su información genética,” dice a Berger. “Ha habido dos otros modelos propuestos para estos motores de la proteína además del rotativo, de uno un tipo de motor del putt-putt, en el cual todos los elementos obligatorios activos hidrolizan el ATP simultáneamente, y del otro un modelo estocástico, por el que los sitios del ATP se enciendan al azar. Hemos mostrado que los motores del RecA-estilo utilizan el modelo rotativo.”

Esta investigación fue utilizada financiando de los Institutos de la Salud Nacionales y el G. Harold y Leila Y. Mathers Foundation.

Last Update: 13. January 2012 10:51

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