Forscher Erstellen Hochauflösende Schnappschüsse des Kleinsten Motors des Lebens

Published on February 17, 2010 at 6:25 PM

Der kleinste Motor des Lebens, ein Protein, das Fracht innerhalb der Zellen hin- und herfährt und Zellen hilft sich zu teilen, tut so, indem er auf und ab wie ein ständiges Schwanken, entsprechend der Forschung schaukelt, die von den Wissenschaftlern an der US-Abteilung von Nationalem Laboratorium des Lawrence Berkeley der Energie und von Brandeis-Universität geleitet wird.

Ein molekularer Motor gibt seine Geheimnisse auf. Elektronenmikroskopbilder von kinesin, einer von den kleinsten molekularen Motoren des Lebens, sind verwendet worden, um die neuen, in hohem Grade ausführlichen 3-D Karten (transparente Oberfläche) des Motors zu berechnen, der im Vorgang eingefroren wird. Indem man Atombaumuster (farbige Bänder) in die 3-D Karten befestigte, ist eine ausführliche Vorrichtung berechnet worden für, wie ein einzelnes Molekül des biologischen Kraftstoffs, genannt ATP, Bewegungsbewegung initialisiert. (Bild durch Charles Sindelar, Brandeis-Universität)

Die Forscher erstellten die hochauflösenden Schnappschüsse eines Proteinmotors, genannt kinesin, da es entlang einen Microtubule ging, die Gefäß-förmige Zellen sind, die bilden das Skelett einer Zelle „.“ Das Ergebnis ist der nähste Blick, dennoch an den Strukturwandeln machen die kinesin Proteine durch, während sie Moleküle innerhalb der Zellen übersetzen.

„Wir sehen zum ersten Mal, wie die Atom-schuppe der kinesins bewegliche Teile es sich und seine Fracht entlang einem Microtubule ziehen lassen,“ sagen Ken Downing, einen Biophysiker mit Biowissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors. Er leitete die Forschung mit promoviertem wissenschaftlichem Mitarbeiter Charles Sindelar, jetzt an Brandeis-Universität.

„Wir fanden, dass es einen Drehpunkt gibt, in dem die kinesin Bewegungsattachés zum Microtubule, der wie ein Drehpunkt wirkt und kinesin veranlaßt, wie ein ständiges Schwanken auf und ab zu schaukeln, während es entlang den Microtubule sich bewegt,“ das Niederwerfen hinzufügt.

Ihre Forschung wird diese Woche in der frühen Onlineausgabe der Verfahren der National Academy Of Sciences Berichtet.

Der erste Blick des Antrages des ständigen Schwankens der kinesins bietet Schlüsseleinblicke in einen grundlegendsten Prozessen des Lebens von den an. Getankt durch ein Energie-gebendes Mittel rief ATP, kinesin Proteinmotor entlang Microtubules wie Serien auf einer Bahnstrecke, schleppte Fracht zu den verschiedenen Einbauorten innerhalb der Zellen und unterstützt in Zellteilung. Microtubules sind eine zylinderförmige Webart von den Proteinen, die während der Zellen gefunden werden, die als zelluläres Baugerüst dienen.

Bis jetzt hatten Wissenschaftler keine klare Abbildung von, was geschieht, wenn ATP mit kinesin bindet, und besonders wie dieser Prozess Strukturwandel im kinesin startet, die das Protein entlang Microtubules antreiben.

Extrem hochauflösende Kristallographiebilder von kinesin Motoren haben Forscher aktiviert, die dreidimensionale Zelle des Proteins zusammenzustellen. Aber diese Bilder decken nicht auf, wie es funktioniert.

„Das Problem ist, dass es ist, nicht bis der Proteinmotor an einen Microtubule bindet, dass strukturelle Neuordnungen, die ATP-Hydrolyse aktivieren, der Prozess, der Energie von ATP zu kinesin überträgt,“ sagt das Niederwerfen auftreten.

Zu Bild kinesin in diesem kritischen Stadium, drehten das Niederwerfen und Sindelar zum cryoelectron Mikroskopie, die ein Baumuster Elektronenmikroskopie, in dem die Probe an extrem studiert wird - niedrige Temperaturen ist. Die Technologie wird durch strukturelle Biologen zu den Bildproteinen und andere Moleküle, während sie in den realistischen Bedingungen erscheinen, in diesem Fall ein kinesin Protein eingesetzt, das zu einem Microtubule angebracht wird.

Die Technik erbrachte 8 bis 9 Ångströmauflösung Schnappschüsse des kinesin Motors bei vier Stufen des Motorrades, wie sie entlang einen Microtubule sich bewegt. Ein Ångström ist one-ten Billionste eines Meters. Unter Verwendung dieser Bilder als Anleitung, fielen die Forscher dann „in“ sogar kristallographische Bilder der höheren Auflösung der Bauteile der kinesins ab. Dieser Schritt aktivierte sie, Atom-stufige strukturelle Baumuster von kinesin im Vorgang zu berechnen.

„Zusammen, stellt diese Arbeit eine ausführliche molekulare Erklärung für microtubule-befestigten Leistungsvektor der kinesins zur Verfügung,“ sagt das Niederwerfen. „Das heißt, können wir ihn sehen, wie es im wirklichen Leben funktioniert. Wir betrachteten kinesin in verschiedene Phasen und lernten, welche Ursachen es, zum sich von einer Anpassung auf andere zu bewegen, die ist, wie es zieht Fracht entlang dem Microtubule.“

Zusätzlich zu einen biologischen Schlüsselprozeß weiter aufklären, informiert Niederwerfen und Sindelar's-Forschung möglicherweise die Entwicklung über Krankheit-kämpfende Drogen. Einer von den Hauptjobs der kinesins trennt Chromosomen während der Zellteilung. Alles, das diesen Prozess blockiert, führt zu Zelltod, der die Basis einiger Krebstherapien wie taxol ist.

„Neue Einblicke in, wie kinesin Arbeiten Wissenschaftlern erlauben konnten, Drogen zu entwickeln, die bestimmte kinesin Bewegungen anvisieren und blockieren,“ sagt das Niederwerfen.

Last Update: 13. January 2012 05:41

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