Posted in | Nanomedicine | Nanoanalysis

Исследователя Лаборатории Беркли Расчехляют Действие Атомн-Уровня Рымовидных Моторов Протеина

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

Действие атомн-уровня замечательного типа рымовидных моторов протеина было расчехлено исследователями с Лабораторией Лоренса Беркли Национальной (Лабораторией Беркли) используя современное beamline кристаллографии протеина на Предварительном Источнике Света (ALS). Эти моторы протеина играют решающие роли в выражении и репликации гена, и существены к выживанию всех биологических клеток, так же, как заразным агентам, как людской papillomavirus, который был соединен к цервикальному раку.

Джеймс (выйденное) Berger и Натан Thomsen разрешили структуру важного мотора протеина вызванного фактором прекращения транскрипции Rho используя возможности кристаллографии протеина Beamline 8.3.1 на Источнике Света Лаборатории Беркли Выдвинутом. (Фото Roy Kaltschmidt, Делами Pubilc Лаборатории Беркли)

Джеймс Berger, biochemist и структурный биолог который держит совместные назначения с Биологическими науками Разделением Лаборатории Беркли Физическими и Отделом Беркли Университета Штата Калифорнии Биологии Молекулярных и Клетки, и Натан Thomsen, аспирант в его исследовательской группе, захватывало критическое shapshot действия энзима известного как фактор прекращения транскрипции Rho. В бактериях, протеин мотора Rho связывает к специфической зоне РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ посыльного и перемещает вдоль цепи выборочно для того чтобы прекратить транскрипцию на дискретные этапы вдоль генома.

«Мы показывали что фактор прекращения транскрипции Rho Escherichia Coli действует как ротационный двигатель, больше как моторы найденные на некоторых типах самолетов пропеллера,» говорит Berger. «По Мере Того Как закрутки мотора, заправленные топливом химической энергией в нуклеотидах ATP, оно вытягивают стренги РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ через ее нутряны, действие которое позволяет Rho погулять вдоль РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ приковывают. Интересно, роторный порядок работы цилиндров мотора пристрастен так, что протеин Rho сможет погулять в только одно направление вдоль цепи РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ.»

Berger и Thomsen соавторы бумажной отчетности результаты это исследование которое было опубликовано в Клетке журнала. Бумага озаглавлена: «Работающ в обратном: структурная основа для полярности транслокации в hexameric helicases.»

Фактор Rho член hexameric superfamily helicase энзимов - рымовидных протеинов составленного 6 независимых субблоков или «цилиндров.» Helicases Hexameric найдены в всех организмах и включены в разматывать и двигать стренги ДНА и РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ вокруг клетки. 2 subfamilies hexameric энзимов helicase: AAA+ и RecA. Rho принадлежит к семейству RecA, которое самое общее в бактериях. Моторы AAA+ большей частью найдены в эукариотах, включая людей, так же, как некоторых людских патогенах, как papillomavirus. Эти моторы спущены от общей родоначальница далеко назад в развитие, но имеют определенные свойства, наиболее заметно они гуляют вдоль следов нуклеиновой кислоты в противоположных направлениях. Научные Работники имеют хотели знать почему пристрастное движение этих моторов отличает, Berger объясняют.

«Если вы хотите понять, то как энзим работает, и возможно окончательно начинает терапевтическое снадобье которое gum вверх по работам и останавливает мотор от делать свою работу, она помогает знать что мотор смотрит как,» его говорит. «Мы первая группа для того чтобы определить кристаллическую структуру типа RecA helicase hexamer в положении транслокации прыгнутом и к своему следу нуклеиновой кислоты и ATP. В делать так, мы случайн уловили мотор в поступке отслеживать вдоль цепи РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ.»

Berger и Thomsen разрешили структуру этого мотора протеина Rho используя возможности кристаллографии протеина ALS Beamline 8.3.1. ALS синхротрон электрона конструированный для ускорения электронов к энергиям почти 2 миллиарда вольтов электрона (GeV) и для того чтобы сфокусировать их в плотный луч вокруг кольца хранения. Лучи света ультрафиолетового луча и рентгеновского снимка извлечены от этого луча электронов через пользу или приборов гнуть, wiggler или undulator магнитных. Эти световые лучи 100 миллионов времена более яркие чем те от самых лучших пробок рентгеновского снимка. ALS Beamline 8.3.1 приведен в действие superconducting магнитом загиба, или «superbend,» и имеет экспириментально средства которые предлагают и множественн-длине волны аномальное огибание (СУМАШЕДШЕЕ) и однокрасочным возможностям кристаллографии протеина.

«Высокая яркость лучей рентгеновского снимка и экспириментально возможности на Beamline 8.3.1 были критическими к нашему успеху,» говорит Berger, один из научных представителей для beamline.

Какие Berger и Thomsen найденные от их структурных изучений были элементы той нуклеинов-кислоты binding в интерьере спирали кольца Rho вокруг 6 оснований РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ. Когда связующие сайты ATP которые соединены к этому отпуску этапа РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ их химическая энергия через гидролиз нуклеотида, они делают так в последовательном образе который распространяет вокруг hexameric кольца. Эта химическая энергия преобразована в механически движение которое диктует вращательное направление мотора Rho основанного на порядке работы цилиндров мест ATP.

«Думайте его полюбите цилиндры в радиальном двигателе,» Berger говорит. «Топливо и вход приходят внутри от одной стороны, водя к движениям которые причиняют цилиндры закрутить вокруг центральный камшафт РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ. Однако, потому что цилиндры фактически лежат из плоскости, они гуляют вдоль камшафта по мере того как они двигают.»

В их изучении, Berger и Thomsen нашли что природа эволюционировала подобного роторного механизма для протеина papillomavirus E1, helicase семейства AAA+ hexameric. Их анализ показал что мотор E1 двигает в противоположное направление вдоль нуклеиновой цепи потому что вращательный порядок работы цилиндров мест ATP фактически обращен. Определять молекулярную структуру моторов протеина и учить как они работают критические не только к основному вниканию молекулярных принципов которые контролируют клетку, но также к помощи фармацевтических усилий открытия снадобья.

«ДНА и РИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА большие и громоздкие макромолекулярные полимеры которые представляют возможность к молекулярным машинам которым нужно достигнуть их генетической информации,» говорит Berger. «2 других предложенных модели для этих моторов протеина в дополнение к роторному, одной тип мотора удар, загоняющий мяч в лунку-удар, загоняющий мяч в лунку, в котором все активные binding элементы hydrolyze ATP одновременно, и другой стохастическая модель, whereby места ATP ы вкривь и вкось. Мы показывали что моторы RecA-типа используют роторную модель.»

Это исследование было поддержано путем фондировать от Национальных Институтов Здоровья и G. Гарольда и Leila Y. Mathers Учредительства.

Last Update: 13. January 2012 12:55

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