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Posted in | Nanoanalysis

Gli Scienziati del Laboratorio di Berkeley Rivelano il Percorso a Cristallizzazione della Proteina

Published on September 22, 2010 at 8:47 PM

Montando una busta cristallina intorno ad una cella, le proteine dello strato superficiale (S-Livello) serviscono da primo punto di contatto fra i batteri, i extremophiles ed altri tipi di microbi e di loro ambienti.

Ora, gli scienziati alla Fonderia Molecolare, una funzione dell'utente di nanoscience al Laboratorio di Berkeley, hanno utilizzato la microscopia atomica della forza all'immagine nel tempo reale come le proteine del S-Livello formano i cristalli in un ambiente del tipo di cella. Questa osservazione diretta dell'assembly della proteina potrebbe fornire ai ricercatori comprensione in come i microrganismi evitano gli antibiotici o l'anidride carbonica del blocco nei minerali.

(Da sinistra) Sungwook Chung, Shin Seong-Noioso, James DeYoreo e Carolyn Bertozzi con la Fonderia Molecolare del Laboratorio di Berkeley, hanno usato la microscopia atomica della forza per studiare come le proteine batteriche dello strato superficiale formano i cristalli in un ambiente del tipo di cella. (Foto da Roy Kaltschmidt, Affari Pubblici del Laboratorio di Berkeley).

“Molte proteine auto-montano nelle strutture altamente ordinate che forniscono agli organismi le funzioni critiche, quale aderenza delle cellule alle superfici, trasformazione della CO2 nei minerali, la propagazione della malattia e farmacoresistenza,„ hanno detto James DeYoreo, Vice Direttore della Fonderia Molecolare. “Questo lavoro è il primo per fornire di una visualizzazione livella molecolare diretta della via dell'assembly in vitro. Una Volta Che questa conoscenza può essere estendere ad assembly in un sistema vivente, può piombo alle strategie per sfruttare o l'interferenza con queste funzioni.„

Disfare la via per formazione del S-Livello permette che gli scienziati studino come i batteri o altri microbi negoziano le interazioni con il loro ambiente. DeYoreo ed i colleghi hanno impiegato la tecnica atomica in situ della sonda di microscopia-un della forza usata per studiare la superficie di un cristallo nella sua impostazione naturale con atomico precisione-alle proteine del S-Livello dell'orologio montano dalla soluzione su una membrana piana e biologica chiamata un doppio strato lipidico. A Differenza di crescita dei cristalli classica, in cui gli atomi si formano nei semi ordinati del `' e si sviluppano nella dimensione, il gruppo indicato le chiazze non strutturate del modulo delle proteine del S-Livello sui doppii strati prima della trasformazione in una struttura cristallina nel corso dei minuti.

“Possiamo realmente vedere queste proteine dalla soluzione che attacca e che sistema sui doppii strati lipidici dove condensano spontaneamente in molte chiazze-poi della proteina, minuti più successivamente, trasformano in una struttura cristallina con un reticolo quadrato dei tetrameri,„ ha detto Sungwook Chung, uno scienziato del personale nella Divisione Fisica di Scienze Biologiche ed utente alla Fonderia Molecolare. “Questa è una scoperta importante come dà la prova diretta per una via a più stadi dell'assembly con una fase intermedia e amorfa che si forma prima dell'profilatura in una schiera bidimensionale e cristallina.„

Il ricercatore post-dottorato Shin Seong-Noioso della Fonderia, lavorante con Direttore Carolyn Bertozzi della Fonderia, dice che capendo come i S-Livelli interagiscono con il loro ambiente potrebbe aiutare nel riconoscimento come gli organismi resistono alle droghe antibatteriche, o come i microbi trasformano l'anidride carbonica nei carbonati solidi. Fra le prime strutture della proteina da usare per organizzare i nanostructures, i S-Livelli sono egualmente materiali attraenti del modello dell'impalcatura per i nanowires o i punti crescenti o d'organizzazioni di quantum.

In uno studio ispirato tramite questo lavoro, lo scienziato Steve Whitelam del personale della Fonderia ha usato il modello elaborato dal calcolatore per studiare le vie di cristallizzazione delle proteine di modello del S-Livello. Poichè le proteine di modello incontrano uno un altro, potrebbero attaccare insieme a tutto l'angolo a cui si scontrano (mediato dalle interazioni non specifiche), o legano nell'orientamento corretto stato necessario per formare un cristallo (mediato dalle interazioni direzionali).

Regolando queste interazioni, Whitelam ha identificato i regimi di parametro all'interno di cui le chiazze non strutturate delle proteine si formano prima di cristallizzazione. Cercando attraverso lo spazio di parametro, ha trovato spesso più attendibilmente il modulo dei cristalli se le proteine di modello interagissero direzionale e non specifico, piuttosto che con interazione direzionale da solo. Che Cosa è più, aggiunge, questi risultati può applicarsi ai generi differenti di materiali.

“Molti materiali biologici ed inorganici montano e cristallizzano con le fasi intermedie che sono spesso amorfe,„ hanno detto Whitelam, che è nella Teoria della Fonderia della Funzione dei Materiali di Nanostructured. “Sviluppare i modelli molecolari di cristallizzazione in un sistema particolare ci aiuta a capire i meccanismi di cristallizzazione in generale.„

Due documenti che riferiscono questa crescita nominata e “Auto-Catalizzata della ricerca dei S-Livelli via una transizione amorfo--cristallina limitata profilatura la cinetica,„ (Chung, Shin, Bertozzi, DeYoreo) comparendo negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze e “del Controllo delle vie e nei rendimenti di cristallizzazione della proteina con l'interazione delle attrazioni non specifiche e specifiche,„ (Whitelam) comparendo nelle Lettere Fisiche di Esame, sono accessibili in linea a (http://www.pnas.org/content/early/2010/09/01/1008280107) e (http://prl.aps.org/abstract/PRL/v105/i8/e088102)

Questi impianti sono stati realizzati alla Fonderia Molecolare e sono stati supportati dall'Ufficio della DAINA di Scienza.

Last Update: 12. January 2012 02:27

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