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伯克利實驗室研究員找到環形的蛋白質馬達的基本級的活動

Published on November 19, 2009 at 6:52 PM

環形的蛋白質馬達卓越的選件類的基本級的活動由有勞倫斯伯克利國家實驗室的 (伯克利實驗室) 研究員找到使用在先進的光源的科技目前進步水平蛋白質結晶學 beamline (ALS)。 這些蛋白質馬達在基因表達和副本扮演關鍵性角色,并且對所有生物細胞生存,以及傳染物質是重要的,例如人力乳頭瘤病毒科,與子宮頸癌被鏈接了。

詹姆斯 Berger () 和 Nathan Thomsen 解決了使用 Beamline 8.3.1 的蛋白質結晶學功能稱的希臘字母的第 17 字副本終止系數一個重要蛋白質馬達的結構在伯克利實驗室的提前的光源。 (照片羅伊 Kaltschmidt,伯克利實驗室 Pubilc 事物)

詹姆斯 Berger、暫掛與伯克利實驗室的實際生物科學分部的聯合預約和加州大學分子和細胞生物學的伯克利的部門的生化學家和結構上的生物學家和 Nathan Thomsen,他的研究小組的一名研究生,獲取了叫作希臘字母的第 17 字副本終止系數的酵素的一重要活動 shapshot。 在細菌,希臘字母的第 17 字馬達蛋白質束縛對信使核糖核酸的一個特定區域并且沿這個鏈子改變的位置選擇性地終止副本在沿這條染色體的分離點。

「我們向顯示大腸埃希氏菌希臘字母的第 17 字副本終止系數發揮作用像一臺旋轉引擎,很像在推進器飛機某些選件類找到的馬達」, Berger 說。 「當馬達空轉,加劇由在 ATP 核苷酸的化學能,它通過它拉核糖核酸子線內部,使希臘字母的第 17 字沿核糖核酸走的活動束縛。 有趣地,馬達的轉臺式射擊次序是偏心的,以便希臘字母的第 17 字蛋白質在沿核糖核酸鏈子的一個方向只可能走」。

Berger 和 Thomsen 是紙報告的共同執筆者結果在日記帳細胞被發布了的此研究。 本文題為: 「運行在背面: 為遷移極性的結構上的基本類型在 hexameric helicases」。

希臘字母的第 17 字系數是酵素 - 環形的蛋白質 hexameric helicase 總科的成員由六個獨立亞單位或 「磁道製成」。 Hexameric helicases 在所有有機體在解開和移動被找到和介入在這個細胞附近的脫氧核糖核酸和核糖核酸子線。 有 hexameric helicase 酵素二個子族: AAA+ 和 RecA。 希臘字母的第 17 字屬於 RecA 系列,是最公用的在細菌。 AAA+ 馬達在真核,包括人,以及一些人力病原生物主要地被找到,例如乳頭瘤病毒科。 這些馬達下降一個公用祖先後面在演變,但是有明顯的屬性,他們沿在相反的方向的核酸跟蹤值得注意地走。 科學家有要知道這些馬達的偏心的移動為什麼有所不同, Berger 解釋。

「如果您要知道酵素或許如何運作和最終開發將分泌樹液工作并且從做其工作終止馬達的治療藥物,它幫助知道什麼馬達看上去像」,他說。 「我們是第一個組確定 hexamer helicase RecA 選件類的晶體結構的在遷移狀態的一定對其核酸跟蹤和 ATP。 在這種情況下,我們偶然性地捉住了馬達正在做跟蹤沿核糖核酸鏈子」。

Berger 和 Thomsen 解決了此希臘字母的第 17 字蛋白質馬達結構使用 ALS Beamline 8.3.1 的蛋白質結晶學功能。 ALS 是被設計的電子同步加速器加速電子到能源接近二十億電子伏特 (GeV) 和集中他們到一條嚴密的射線在儲存環附近。 紫外和 X-射線光射線從此電子束被提取通過使用彎曲, wiggler 或者 undulator 磁性設備。 這些光束比那些是一百百萬次明亮從最佳的 X光射線管。 ALS Beamline 8.3.1 由一塊超導的彎磁鐵或者 「superbend 關閉」,并且有提供多個波長異常衍射的實驗設施 (瘋狂) 和單色蛋白質結晶學功能。

「倫琴射線束的高亮度和在 Beamline 8.3.1 的實驗功能對我們的成功至關重要」, Berger,其中一位說 beamline 的科學發言人。

從他們結構上的研究和 Thomsen 找到的什麼 Berger 是該核酸酸約束要素在希臘字母的第 17 字環形螺旋內部在核糖核酸附近六個基礎。 當被耦合對此核糖核酸細分市場版本他們的化學能通過核苷酸的加水分解的 ATP 束縛位置,他們如此執行以在 hexameric 環形附近繁殖的一個連續方式。 此化學能被轉換成指明在 ATP 站點的射擊次序基礎上的希臘字母的第 17 字馬達旋轉的方向的機械行動。

「请認為它喜歡在一臺星形發動機的磁道」, Berger 說。 「這個燃料和入口自一個端進來,導致造成磁道空轉一個中央核糖核酸凹輪軸的行動。 然而,因為磁道實際上位於在飛機外面,他們沿凹輪軸走,當他們移動」。

在他們的研究中, Berger 和 Thomsen 發現本質演變乳頭瘤病毒科 E1 蛋白質的一個相似的轉臺式結構, AAA+ 系列 hexameric helicase。 他們的分析向顯示 E1 馬達朝沿核酸鏈子的相反的方向行動,因為 ATP 站點旋轉的射擊次序實際上被撤消。 確定蛋白質馬達分子結構和瞭解他們如何運行不僅對控制這個細胞對分子原則的基本的瞭解,而且對幫助配藥藥物發現工作成績至關重要。

「脫氧核糖核酸和核糖核酸大,并且存在一個挑戰到分子設備需要存取他們的基因信息的笨重大分子聚合物」, Berger 說。 「有這些蛋白質馬達的其他二個提出的設計除轉臺式,一个輕輕一擊輕輕一擊馬達的類型,所有有效的約束要素同時水解 ATP 和其他之外一個隨機性模型,藉以 ATP 站點隨機被射擊。 我們向顯示 RecA 式馬達使用轉臺式設計」。

此研究通過資金支持來自國家衛生研究所和 G. 哈羅德和 Leila Y. Mathers Foundation。

Last Update: 25. January 2012 08:22

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