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

I Ricercatori del Laboratorio di Berkeley Scoprono dell'l'Atto Livello atomico dei Motori A Sezione Circolare della Proteina

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

Dell'l'atto livello atomico di una classe notevole di motori a sezione circolare della proteina è stato scoperto dai ricercatori con il Laboratorio Nazionale di Lawrence Berkeley (Laboratorio di Berkeley) facendo uso di un beamline avanzato della cristallografia della proteina alla Sorgente Luminosa Avanzata (ALS). Questi motori della proteina svolgono i ruoli fondamentali nell'espressione genica e nella replica e sono vitali alla sopravvivenza di tutte le celle biologiche come pure degli agenti infettante, quale il papillomavirus umano, che è stato collegato a cancro cervicale.

James Berger (lasciato) e Nathan Thomsen hanno risolto la struttura di un motore importante della proteina chiamato il fattore di chiusura della trascrizione del Rho facendo uso delle capacità della cristallografia della proteina di Beamline 8.3.1 alla Sorgente Luminosa Avanzata del Laboratorio di Berkeley. (Foto da Roy Kaltschmidt, Affari di Pubilc del Laboratorio di Berkeley)

James Berger, un biochimico e un biologo strutturale che tiene le nomine unite con le Scienze Biologiche Fisiche Divisione del Laboratorio di Berkeley ed il Dipartimento di Berkeley dell'Università di California di Molecolare e Biologia Cellulare e Nathan Thomsen, un dottorando nel suo gruppo di ricerca, ha catturato uno shapshot critico di atto di un enzima conosciuto come il fattore di chiusura della trascrizione del Rho. In batteri, la proteina del motore del Rho lega ad una regione specifica di RNA messaggero e sposta lungo la catena per terminare selettivamente la trascrizione ai punti discreti lungo il genoma.

“Abbiamo indicato che il fattore di chiusura della trascrizione del Rho di Escherichia coli funziona come un motore rotatorio, tanto come i motori trovati su determinate classi di aeroplani dell'elica,„ dice Berger. “Mentre le rotazioni del motore, rifornite dall'energia chimica in nucleotidi del TRIFOSFATO DI ADENOSINA, tira i fili del RNA con è interne, un atto che permette al Rho di camminare lungo RNA incatena. Interessante, l'ordine di accensione rotatorio del motore è polarizzato in moda da potere camminare la proteina del Rho in soltanto una direzione lungo la catena del RNA.„

Berger e Thomsen sono i co-author di una segnalazione di carta i risultati questa ricerca che è stata pubblicata nella Cella del giornale. Il documento è intitolato: “Funzionando al contrario: la base strutturale per polarità di spostamento in helicases hexameric.„

Il fattore del Rho è un membro della superfamiglia hexameric di helicase degli enzimi - proteine a sezione circolare composta di sei sottounità o “cilindri indipendenti.„ I helicases di Hexameric sono trovati in tutti gli organismi e sono compresi nello svolgimento e nel muovere dei fili del RNA e del DNA intorno alla cella. Ci sono due sottofamiglie degli enzimi hexameric di helicase: AAA+ e RecA. Il Rho appartiene alla famiglia di RecA, che è la più comune in batteri. I motori di AAA+ sono trovati principalmente in eucarioti, compreso gli esseri umani come pure in alcuni agenti patogeni umani, quale il papillomavirus. Questi motori sono discesi da un antenato comune lontano indietro nell'evoluzione, ma hanno beni distinti, specialmente essi camminano lungo le piste dell'acido nucleico nelle direzioni opposte. Gli Scienziati hanno hanno voluto sapere perché il movimento polarizzato di questi motori differisce, Berger spiega.

“Se volete capire come un enzima funziona e forse finalmente sviluppa la droga terapeutica che gommerà sugli impianti e ferma il motore dal fare il suo processo, contribuisce a conoscerlo a cui il motore assomiglia,„ dice. “Siamo il primo gruppo per determinare il sistema cristallino di una classe di RecA di helicase del hexamer in uno stato dello spostamento limitato sia alla sua pista dell'acido nucleico che TRIFOSFATO DI ADENOSINA. In tal modo, abbiamo catturato fortuitamente il motore proprio nell'atto del tenere la carreggiata lungo una catena del RNA.„

Berger e Thomsen hanno risolto la struttura di questo motore della proteina del Rho facendo uso delle capacità della cristallografia della proteina di ALS Beamline 8.3.1. Il ALS è un sincrotrone dell'elettrone destinato per accelerare gli elettroni alle energie di quasi due miliardo elettronvolt (GeV) e per metterli a fuoco in un raggio stretto intorno ad un anello di archiviazione. I Raggi dell'indicatore luminoso dei raggi x e di ultravioletto sono estratti da questo fascio di elettroni con l'uso delle unità magnetiche di piegamento, del wiggler o di undulator. Questi raggi luminosi sono cento milione volte più luminose di quelle dai migliori tubi radiogeni. Il ALS Beamline 8.3.1 è alimentato da un magnete superconduttore della curvatura, o “da un superbend,„ ed ha impianti sperimentali che offrono sia amultiplo-lunghezza d'onda la diffrazione anomala (PAZZA) che alle capacità monocromatiche della cristallografia della proteina.

“L'alta luminosità dei raggi di raggi x e le capacità sperimentali a Beamline 8.3.1 erano critiche al nostro successo,„ dice Berger, uno dei portavoci scientifici per il beamline.

Che Berger e Thomsen trovati dai loro studi strutturali era che gli elementi obbligatori dell'nucleico-acido all'interno del Rho suonano la spirale intorno a sei basi di RNA. Quando le sedi del legame del TRIFOSFATO DI ADENOSINA che sono accoppiate a questa versione di segmento del RNA la loro energia chimica con idrolisi del nucleotide, essi agiscono in tal modo in un modo sequenziale che propaga intorno all'anello hexameric. Questa energia chimica è convertita in moto meccanico che detta la direzione rotazionale del motore del Rho basato sull'ordine di accensione dei siti del TRIFOSFATO DI ADENOSINA.

“Pensi gradiscono i cilindri in un motore radiale,„ Berger dice. “Il combustibile e l'assunzione entrano da un lato, piombo ai moti che inducono i cilindri a filare intorno un albero a camme centrale del RNA. Tuttavia, perché i cilindri realmente si trovano dall'aereo, camminano lungo l'albero a camme mentre si muovono.„

Nel loro studio, Berger e Thomsen hanno trovato che la natura ha evoluto un simile meccanismo rotatorio per la proteina del papillomavirus E1, un helicase hexameric della famiglia di AAA+. La Loro analisi ha indicato che il motore E1 si muove nella direzione opposta lungo una catena nucleica perché l'ordine di accensione rotazionale dei siti del TRIFOSFATO DI ADENOSINA realmente è invertito. La Determinazione della struttura molecolare dei motori della proteina ed imparare come funzionano sono critici non solo a conoscenza di base dei principi molecolari che gestiscono la cella, ma anche ad aiutare gli sforzi farmaceutici di scoperta della droga.

“il DNA ed il RNA sono grandi e polimeri macromolecolari ingombranti che presentano una sfida ai commputer molecolari che devono accedere alle loro informazioni genetiche,„ dice Berger. “Ci sono stati altri due modelli proposti per questi motori della proteina oltre al rotatorio, ad uno un tipo di motore di tiro in buca-tiro in buca, in cui tutti gli elementi obbligatori attivi idrolizzano simultaneamente il TRIFOSFATO DI ADENOSINA ed all'altro un modello stocastico, con cui i siti del TRIFOSFATO DI ADENOSINA sono infornati a caso. Abbiamo indicato che i motori stile RecA usano il modello rotatorio.„

Questa ricerca è stata supportata costituendo un fondo per dagli Istituti della Sanità Nazionali ed il G. Harold e Leila Y. Mathers Foundation.

Last Update: 13. January 2012 12:00

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