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バークレー研究所の研究者らは、リング状のタンパク質モータの原子レベルのアクションを明らか

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

リング状のタンパク質モータの顕著なクラスの原子レベルのアクションを持つ研究者によって明らかにされているローレンスバークレー国立研究所(バークレー研究所)高度な光源(ALS)で最先端のタンパク質結晶のビームラインを用いて。これらのタンパク質モーターは、遺伝子発現および複製において重要な役割を果たし、そしてそのような子宮頸がんにリンクされているヒトパピローマウイルス、など、すべての生物の細胞だけでなく、感染性病原体の生存に不可欠です。

ジェームズバーガー(左)とネイサントムセンは、重要なタンパク質モータの構造は、バークレー研究所の先進光源をビームライン8.3.1のタンパク質結晶構造解析機能を使用してRhoの転写終結因子と呼ばれる解決。 (ロイKaltschmidt、バークレー研究所Pubilc外務省による写真)

ジェームズバーガー、バークレー研究所の物理バイオサイエンス部門と分子細胞生物学のカリフォルニア大学のバークレー校の教室との共同の予定を保持している生化学、構造生物学者、そしてネイサントムセン、彼の研究グループの大学院生は、の重要なアクションのshapshotをキャプチャしているRhoの転写終結因子として知られている酵素。細菌では、Rhoのモーター蛋白質が選択的にゲノムに沿って離散点での転写を終結するためにチェーンに沿ってメッセンジャーRNAと移行し、特定の領域に結合する。

"我々は、はるかにモーターのようなロータリーエンジンのような大腸菌Rhoの転写終結因子の関数は、プロペラの飛行機の特定のクラスに見られることが示されている、"バーガー氏は述べています。 "ATPのヌクレオチドの化学エネルギーを燃料とモーターが回転する、として、それは、その内部を通るのRhoは、RNA鎖に沿って歩くことを可能にするアクションをRNA鎖を引っ張る。興味深いことに、モータの回転起動順序は、Rhoタンパク質がRNA鎖に沿って一方向にしか歩くことができるようにバイアスされています。"

バーガーとトムセンは、ジャーナルセルに公開されている結果、この研究を報告する論文の共著者です。紙はと題されている"逆に実行:六量体ヘリカーゼの転座の極性の構造的基盤を。"

Rhoの要因は、酵素の量体ヘリカーゼスーパーファミリーのメンバーである - 6つの独立したサブユニットまたはからなるリング状のタンパク質量体ヘリカーゼは、すべての生物で発見され、セルの周りにDNAとRNA鎖をほどくと、移動に関与している"シリンダー。" 。 AAA +とRecAタンパク質:六量体ヘリカーゼ酵素の二つのサブファミリーがあります。 ρは、細菌で最も一般的であるRecAタンパク質ファミリーに属しています。 AAA +モーターは、主にそのようなパピローマウイルスのような人間だけでなく、いくつかのヒト病原体を含む真核生物、、に記載されています。これらのモータは、彼らが反対方向に核酸のトラックに沿って歩いて最も顕著なのは、はるか後ろに進化の共通の祖先から派生したが、明確な特性を有している。科学者がこれらのモータの偏った動きが異なる理由を知りたいと思って、ベルガーは説明しています。

"あなたはどのように酵素の働きを理解し、おそらく最終的に動作を駄目に意志の治療薬を開発し、その仕事をしてから、モータを停止する場合は、そのモーターがどのように見えるかを知るのに役立ちます"と彼は言う。 "我々は、その核酸のトラックとATPの両方にバインドされている転座の状態で六量体ヘリカーゼのRecAタンパク質のクラスの結晶構造を決定する最初のグループです。そうすることで、我々は偶然にRNA鎖に沿って追跡するという行為にモーターをつかまえた。"

バーガーとトムセンはALSビームライン8.3.1のタンパク質結晶構造解析の機能を使用して、このRhoタンパク質モーターの構造を解決しました。 ALSは、約20億電子ボルト(GeVの)のエネルギーまで電子を加速し、蓄積リングの周りタイトなビームにそれらを集中するように設計された電子シンクロトロンです。紫外線やX線光のビームは曲げ、ウイグラーまたはアンジュレータ磁気デバイスのいずれかを使用することで、この電子ビームから抽出されます。これらの光束は、最高のX線管からのそれらより億倍明るいです。 ALSビームライン8.3.1は超伝導曲げ磁石を搭載し、または"superbend、"と多波長異常分散(MAD)と単色タンパク質結晶構造解析の両方の機能を提供する実験的な施設を備えています。

"X線ビームとビームライン8.3.1での実験的機能の高い明るさが私たちの成功に不可欠だった、"バーガー、ビームラインのための科学的なスポークスマンの一つは言う。

何バーガーとトムセンがその構造の研究から発見すると、そのRNAの6塩基程度のRhoリングのスパイラルの内側の核酸結合要素だった。このRNAセグメントに結合されているATP結合部位がヌクレオチドの加水分解を通してそれらの化学エネルギーを解放するときに、彼らは六量体リングの周りに伝播順次に行ってください。この化学エネルギーはATPサイトの起動順序に基づいて、Rhoのモータの回転方向を規定する機械的な運動に変換される。

"ラジアルエンジンのシリンダのようにそれを考えて、"バーガー氏は述べています。 "燃料と摂取量は、シリンダーが中央のRNAのカムシャフトの周りに回転させる運動につながる、片側から入って来。彼らが移動しかし、シリンダーは実際に飛行機からうそので、彼らはカムシャフトに沿って歩く。"

彼らの研究では、Bergerとトムセンは、その性質は、パピローマウイルスE1蛋白質、AAA +ファミリー量体ヘリカーゼのための同じような回転機構を進化しています。 ATPサイトの回転起動順序が実際に逆にされているため、彼らの分析は、核酸鎖に沿って反対方向にそのE1のモーターの動きを示した。タンパク質モーターの分子構造を決定すると、それらの動作方法を学ぶことはないだけのセルを制御する分子の原則の基本を理解するだけでなく、医薬品の創薬への取り組みを支援することが重要です。

"DNAとRNAが遺伝情報へのアクセスが必要な分子機械への挑戦を提示する大規模で扱いにくい高分子ポリマーである、"バーガー氏は述べています。 "ATPサイトが発射されるというパット、パットすべてのアクティブなバインディング要素は、同時にATPを加水分解するモーター、および他の確率モデル、のロータリー、つのタイプに加えて、これらのタンパク質モーターの2つの他の提案されたモデルがありましたランダムで。我々は、RecA -スタイルのモーターは回転式のモデルを使用することを示してきました。"

この研究は国立衛生研究所からの資金とG.ハロルドとレイラY.マザーズ財団によってサポートされていました。

Last Update: 3. October 2011 04:45

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