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

De Onderzoekers van het Laboratorium van Berkeley Brengen atoom-Vlakke Actie van Ringvormige EiwitMotoren aan het licht

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

De atoom-vlakke actie van een opmerkelijke klasse van ringvormige eiwitmotoren is aan het licht gebracht door onderzoekers met het Nationale Laboratorium van Lawrence Berkeley (het Laboratorium van Berkeley) gebruikend een beamline van de overzichts eiwitkristallografie bij de Geavanceerde Lichtbron (ALS). Deze eiwitmotoren spelen centrale rollen in genuitdrukking en replicatie, en zijn essentieel voor de overleving van alle biologische cellen, evenals besmettelijke agenten, zoals menselijke papillomavirus, die is verbonden met cervicale kanker.

James (verlaten) Berger en Nathan Thomsen losten de structuur van een belangrijke eiwitmotor genoemd op de Rho factor van de transcriptiebeëindiging gebruikend de eiwitkristallografiemogelijkheden van Beamline 8.3.1 bij Lichtbron van het Laboratorium van Berkeley de Geavanceerde. (Foto door Roy Kaltschmidt, de Zaken van Pubilc van het Laboratorium van Berkeley)

James Berger, een biochemicus en een structurele bioloog die gezamenlijke benoemingen met Afdeling van de Biologische Wetenschappen van het Laboratorium van Berkeley de Fysieke en Universiteit van het Ministerie van Californië Berkeley van de Moleculaire en Biologie houden van de Cel hebben, en een Nathan Thomsen, een gediplomeerde student in zijn onderzoeksteam, een kritieke die actie shapshot van een enzym gevangen als de Rho factor van de transcriptiebeëindiging wordt bekend. In bacteriën, bindt de Rho motorproteïne aan een specifiek gebied van boodschappersRNA en plaatst langs de ketting over om transcriptie op afzonderlijke punten langs het genoom selectief te eindigen.

„Die Wij hebben aangetoond dat de van de de transcriptiebeëindiging van Escherichia coli Rho de factorenfuncties zoals een rotatiemotor, heel erg zoals de motoren op bepaalde klassen van propellervliegtuigen worden gevonden,“ Berger zegt. „Aangezien de motorrotaties, door de chemische energie in ATP nucleotiden van brandstof worden voorzien, het trekt is de bundels van RNA door het binnenlands, een actie die Rho om langs de kettingen die van RNA toelaat te lopen. Interessant, is de roterende vurenorde van de motor beïnvloed zodat de proteïne Rho in slechts één richting langs de ketting van RNA kan lopen.“

Berger en Thomsen zijn de medeauteurs die van een document de resultaten melden dit onderzoek dat in de dagboekCel is gepubliceerd. Het document is met een adellijke titel: „Lopend in omgekeerde: de structurele basis voor translocatiepolariteit in hexameric helicases.“

De factor Rho is een lid superfamily van hexameric helicase van enzymen - ringvormige die proteïnen uit zes onafhankelijke subeenheden of „cilinders worden samengesteld.“ Helicases van Hexameric worden gevonden in alle organismen en zijn betrokken bij het afwikkelen van en het bewegen van de bundels van DNA en van RNA rond de cel. Er zijn twee subfamilies van hexameric helicaseenzymen: AAA+ en RecA. Rho behoort tot de familie RecA, die in bacteriën gemeenschappelijkst is. AAA+ de motoren zijn hoofdzakelijk gevonden in eukaryotes, met inbegrip van mensen, evenals sommige menselijke ziekteverwekkers, zoals papillomavirus. Deze motoren zijn gedaald van een gemeenschappelijke voorvader veel terug in evolutie, maar hebben verschillende eigenschappen, het meest in het bijzonder lopen zij langs nucleic zuursporen in tegenovergestelde richtingen. De Wetenschappers hebben willen weten waarom de beïnvloede beweging van deze motoren verschilt, verklaart Berger.

„Als u wilt begrijpen hoe het enzymwerk, en misschien uiteindelijk therapeutische drug ontwikkelt die omhoog de werkzaamheden zal gommen en de motor van het doen van zijn werk zal tegenhouden, helpt het om te weten wat de motor als kijkt,“ hij zegt. „Wij zijn de eerste groep om de kristalstructuur van een klasse RecA van hexamerhelicase in een translocatiestaat te bepalen verbindend aan zowel zijn nucleic zuurspoor als ATP. Zo doende, vingen wij toevallig de motor in de handeling van het volgen langs een ketting van RNA.“

Berger en Thomsen losten de structuur van deze eiwitmotor Rho op gebruikend de eiwitkristallografiemogelijkheden van ALS Beamline 8.3.1. ALS is een elektronensynchotron wordt ontworpen om elektronen te versnellen aan energieën van bijna twee miljard elektronenvolts (GeV) en hen te concentreren in een strakke straal rond een opslagring die. De Stralen van ultraviolet en x-ray licht worden gehaald uit deze elektronenstraal door het gebruik van of het buigen, wiggler of undulator magnetische apparaten. Deze lichtstralen zijn honderd miljoen keer helderder dan die van de beste x-ray buizen. ALS Beamline 8.3.1 wordt aangedreven door een supergeleidende krommingsmagneet, of „superbend,“ en heeft experimentele faciliteiten die zowel veelvoudig-golflengte abnormale diffractie (MAD) en monochromatische eiwitkristallografiemogelijkheden aanbieden.

De „hoge helderheid van de röntgenstralen en de experimentele mogelijkheden in Beamline 8.3.1 waren kritiek aan ons succes,“ zegt Berger, één van de wetenschappelijke woordvoerders voor beamline.

Welke die Berger en Thomsen van hun structurele studies wordt gevonden was dat de nucleic-zure bindende elementen binnen Rho spiraal rond zes basissen van RNA bellen. Wanneer de ATP bandplaatsen die aan dit segment worden gekoppeld van RNA hun chemische energie door hydrolyse van het nucleotide vrijgeven, doen zij dit op een opeenvolgende manier die zich rond de hexameric ring verspreidt. Deze chemische energie wordt omgezet in mechanische motie die de rotatiedierichting van de motor Rho dicteert op de vurenorde wordt gebaseerd van de ATP plaatsen.

„Denk aan het als de cilinders in een radiale motor,“ Berger zegt. De „brandstof en de opname komen uit één kant, die tot moties leiden die de cilinders om rond een centrale nokkenas van RNA veroorzaken te spinnen. Nochtans, omdat de cilinders eigenlijk uit vliegtuig liggen, lopen zij langs de nokkenas aangezien zij zich.“ bewegen

In hun studie, vonden Berger en Thomsen dat de aard een gelijkaardig roterend mechanisme voor de papillomavirusE1 proteïne, een AAA+ familie hexameric helicase heeft geëvolueerd. Hun analyse toonde aan dat E1 de motor zich in de tegenovergestelde richting langs een nucleic ketting beweegt omdat de rotatievurenorde van ATP plaatsen eigenlijk wordt omgekeerd. Bepalen van de moleculaire structuur van eiwitmotoren en leren van hoe zij werken zijn kritiek niet alleen aan fundamenteel begrip van de moleculaire principes die de cel, maar ook controleren aan het helpen van de farmaceutische inspanningen van de drugontdekking.

„DNA en RNA zijn groot en de hinderlijke macromolecular polymeren die van een uitdaging aan de moleculaire machines blijk geven die tot hun genetische informatie moeten toegang hebben,“ zegt Berger. „Er zijn twee andere voorgestelde modellen voor deze eiwitmotoren naast roterend, één een type van put-put motor, waarin alle actieve bindende elementen ATP gelijktijdig hydroliseren, en andere een stochastisch model geweest, waardoor ATP de plaatsen in het wilde weg in brand worden gestoken. Wij hebben aangetoond dat de recA-Stijl motoren het roterende model.“ gebruiken

Dit onderzoek werd gesteund door van de Nationale Instituten van Gezondheid en G. Harold en Leila Y. Mathers Foundation te financieren.

Last Update: 13. January 2012 12:35

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