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伯克利实验室研究员找到环形的蛋白质马达的基本级的活动

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

环形的蛋白质马达卓越的选件类的基本级的活动由有劳伦斯伯克利国家实验室的 (伯克利实验室) 研究员找到使用在先进的光源的科技目前进步水平蛋白质结晶学 beamline (ALS)。 这些蛋白质马达在基因表达和副本扮演关键性角色,并且对所有生物细胞生存,以及传染物质是重要的,例如人力乳头瘤病毒科,与子宫颈癌被链接了。

詹姆斯 Berger () 和 Nathan Thomsen 解决了使用 Beamline 8.3.1 的蛋白质结晶学功能称的希腊字母的第 17 字副本终止系数一个重要蛋白质马达的结构在伯克利实验室的提前的光源。 (照片罗伊 Kaltschmidt,伯克利实验室 Pubilc 事物)

詹姆斯 Berger、暂挂与伯克利实验室的实际生物科学分部的联合预约和加州大学分子和细胞生物学的伯克利的部门的生化学家和结构上的生物学家和 Nathan Thomsen,他的研究小组的一名研究生,获取了叫作希腊字母的第 17 字副本终止系数的酵素的一重要活动 shapshot。 在细菌,希腊字母的第 17 字马达蛋白质束缚对信使核糖核酸的一个特定区域并且沿这个链子改变的位置选择性地终止副本在沿这条染色体的分离点。

“我们向显示大肠埃希氏菌希腊字母的第 17 字副本终止系数发挥作用象一台旋转引擎,很象在推进器飞机某些选件类找到的马达”, Berger 说。 “当马达空转,加剧由在 ATP 核苷酸的化学能,它通过它拉核糖核酸子线内部,使希腊字母的第 17 字沿核糖核酸走的活动束缚。 有趣地,马达的转台式射击次序是偏心的,以便希腊字母的第 17 字蛋白质在沿核糖核酸链子的一个方向只可能走”。

Berger 和 Thomsen 是纸报告的共同执笔者结果在日记帐细胞被发布了的此研究。 本文题为: “运行在背面: 为迁移极性的结构上的基本类型在 hexameric helicases”。

希腊字母的第 17 字系数是酵素 - 环形的蛋白质 hexameric helicase 总科的成员由六个独立亚单位或 “磁道制成”。 Hexameric helicases 在所有有机体在解开和移动被找到和介入在这个细胞附近的脱氧核糖核酸和核糖核酸子线。 有 hexameric helicase 酵素二个子族: AAA+ 和 RecA。 希腊字母的第 17 字属于 RecA 系列,是最公用的在细菌。 AAA+ 马达在真核,包括人,以及一些人力病原生物主要地被找到,例如乳头瘤病毒科。 这些马达下降一个公用祖先后面在演变,但是有明显的属性,他们沿在相反的方向的核酸跟踪值得注意地走。 科学家有要知道这些马达的偏心的移动为什么有所不同, Berger 解释。

“如果您要知道酵素或许如何运作和最终开发将分泌树液工作并且从做其工作终止马达的治疗药物,它帮助知道什么马达看上去象”,他说。 “我们是第一个组确定 hexamer helicase RecA 选件类的晶体结构的在迁移状态的一定对其核酸跟踪和 ATP。 在这种情况下,我们偶然性地捉住了马达正在做跟踪沿核糖核酸链子”。

Berger 和 Thomsen 解决了此希腊字母的第 17 字蛋白质马达结构使用 ALS Beamline 8.3.1 的蛋白质结晶学功能。 ALS 是被设计的电子同步加速器加速电子到能源接近二十亿电子伏特 (GeV) 和集中他们到一条严密的射线在储存环附近。 紫外和 X-射线光射线从此电子束被提取通过使用弯曲, wiggler 或者 undulator 磁性设备。 这些光束比那些是一百百万次明亮从最佳的 X光射线管。 ALS Beamline 8.3.1 由一块超导的弯磁铁或者 “superbend 关闭”,并且有提供多个波长异常衍射的实验设施 (疯狂) 和单色蛋白质结晶学功能。

“伦琴射线束的高亮度和在 Beamline 8.3.1 的实验功能对我们的成功至关重要”, Berger,其中一位说 beamline 的科学发言人。

从他们结构上的研究和 Thomsen 找到的什么 Berger 是该核酸酸约束要素在希腊字母的第 17 字环形螺旋内部在核糖核酸附近六个基础。 当被耦合对此核糖核酸细分市场版本他们的化学能通过核苷酸的加水分解的 ATP 束缚位置,他们如此执行以在 hexameric 环形附近繁殖的一个连续方式。 此化学能被转换成指明在 ATP 站点的射击次序基础上的希腊字母的第 17 字马达旋转的方向的机械行动。

“请认为它喜欢在一台星形发动机的磁道”, Berger 说。 “这个燃料和入口自一个端进来,导致造成磁道空转一个中央核糖核酸凹轮轴的行动。 然而,因为磁道实际上位于在飞机外面,他们沿凹轮轴走,当他们移动”。

在他们的研究中, Berger 和 Thomsen 发现本质演变乳头瘤病毒科 E1 蛋白质的一个相似的转台式结构, AAA+ 系列 hexameric helicase。 他们的分析向显示 E1 马达朝沿核酸链子的相反的方向行动,因为 ATP 站点旋转的射击次序实际上被撤消。 确定蛋白质马达分子结构和了解他们如何运行不仅对控制这个细胞对分子原则的基本的了解,而且对帮助配药药物发现工作成绩至关重要。

“脱氧核糖核酸和核糖核酸大,并且存在一个挑战到分子设备需要存取他们的基因信息的笨重大分子聚合物”, Berger 说。 “有这些蛋白质马达的其他二个提出的设计除转台式,一个轻轻一击轻轻一击马达的类型,所有有效的约束要素同时水解 ATP 和其他之外一个随机性模型,藉以 ATP 站点随机被射击。 我们向显示 RecA 式马达使用转台式设计”。

此研究通过资金支持来自国家卫生研究所和 G. 哈罗德和 Leila Y. Mathers Foundation。

Last Update: 13. January 2012 07:36

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