Posted in | Nanoanalysis

Лаборатории Беркли Ученые Reveal Путь к кристаллизации белков

Published on September 22, 2010 at 8:47 PM

Автор сборки кристаллических оболочку вокруг клетки, поверхностного слоя (S-слоя), белки служат первым пунктом контакта между бактериями, экстремофилы и другие виды микробов и их окружения.

Теперь ученые молекулярной литейное производство, нанонауки объекта пользователя в Лаборатории Беркли , использовали атомно-силовой микроскопии для изображения в режиме реального времени как S-слой белки образуют кристаллы в клеточном окружении. Это прямое наблюдение белка сборка может предоставить исследователям понять, как микроорганизмы, предотвратить антибиотики или блокировки углекислого газа в минералах.

(Слева направо) Sungwook Чунг, Сон Хо Шин, Джеймс DeYoreo и Каролин Бертоцци с молекулярной Литейное Лаборатории Беркли, использовали атомно-силовой микроскопии для изучения того, как бактериальный поверхностного слоя белки образуют кристаллы в клеточном окружении. (Фото: Рой Kaltschmidt, Лаборатории Беркли по связям с общественностью).

"Многие белки самостоятельно собираться в весьма упорядоченные структуры, которые обеспечивают организмы с критически важных функций, таких как клеточная адгезия к поверхностям, преобразования СО2 в минералы, распространения болезней, а также устойчивости к лекарствам", сказал Джеймс DeYoreo, заместитель директора молекулярной Литейное производство. "Эта работа является первым, чтобы обеспечить прямой молекулярном уровне зрения сборки путь в пробирке. Как только это знание может быть продлен до сборки в живой системе, это может привести к стратегии капитализации или вмешательство с этими функциями. "

Раскрытие пути для S-слоя образование позволяет ученым исследовать, как бактерии или другие микробы переговоры взаимодействия с окружающей средой. DeYoreo и коллег, занятых в месте атомного микроскопа-сила зондовой методики для изучения поверхности кристалла в его естественной обстановке с атомарной точностью до часов S-слой белков собрать из раствора на квартиру, биологические мембраны называют липидного бислоя. В отличие от классических роста кристаллов, в которых атомы образуют в упорядоченные «семена» и увеличиваться в размерах, команда показала, S-слой белки образуют неструктурированных капли на бислоев до превращается в кристаллическую структуру в течение минуты.

"Мы можем увидеть эти белки из раствора прилипания и организации на липидный бислоев, где они конденсируются спонтанно во многие белки-то капли, минут спустя, они превращаются в кристаллические структуры с квадратной решетки тетрамеров", сказал Sungwook Чунг, персонал ученый в Отделения физических и биологических наук пользователя в молекулярной Литейное производство. "Это важное открытие, поскольку это дает прямые указания на многоступенчатой ​​сборки путь с промежуточной, аморфной фазе формирования до складывающиеся в двумерном, кристаллический массив."

Литейное после защиты докторской диссертации исследователя Сон Хо Шин, работа с Литейный директор Каролин Бертоцци, говорит, что понимание того, как S-слои взаимодействуют с окружающей средой может помочь в признании того, как организмы сопротивляются антибактериальных препаратов, или как микробы свою очередь углекислого газа в твердые карбонаты. В числе первых белковых структур, которые будут использоваться для организации наноструктур, S-слоев, также привлекательным шаблон эшафот материалов для выращивания нанопроводов или организации или квантовых точек.

В исследовании, вдохновленный этой работы, литейное производство научный сотрудник Стив Whitelam использовали компьютерное моделирование, чтобы исследовать пути кристаллизации модели S-слой белков. Как модель белков встрече друг с другом, они могут склеиваться под любым углом, на которой они сталкиваются (опосредовано неспецифических взаимодействий), или связать в правильной ориентации, необходимых для формирования кристалла (опосредовано направленного взаимодействия).

Регулируя эти взаимодействия, Whitelam определили параметр режима, в котором капли неструктурированных белков форме до кристаллизации. Поиск через пространстве параметров, он обнаружил кристаллы часто образуются более надежно, если модель белки взаимодействуют направленно и неспецифически, а не посредством направленного взаимодействия в одиночку. К тому же, добавляет он, эти данные могут применяться для различных видов материалов.

"Многие биологические и неорганические материалы собрать и кристаллизовать через промежуточные фазы, которые часто аморфной", сказал Whitelam, который в теории литейных в наноструктурированных материалов фонда. "Развитие молекулярной модели кристаллизации в частности система помогает нам понять механизмы кристаллизации в целом".

Два доклада об этой исследования под названием «Self-катализируемой рост S-слоев через аморфно-кристаллическим к переходу ограничены складной кинетики", (Chung, Шин, Бертоцци, DeYoreo), входящая в Трудах Национальной академии наук и " Контроль пути и приводит к кристаллизации белков через взаимодействие неспецифических и специфических достопримечательностей ", (Whitelam), входящая в Physical Review Letters, можно ознакомиться на сайте (http://www.pnas.org/content/early/2010/09/ 01/1008280107) и (http://prl.aps.org/abstract/PRL/v105/i8/e088102)

Эти работы были выполнены в молекулярной Литейное при поддержке офис МЭ наук.

Last Update: 3. October 2011 06:41

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