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Microscopio Electrónico Produce primeras imágenes de productos químicos intermedios en la producción de ribosomas

Published on October 30, 2010 at 4:08 AM

Para publicación inmediata - Un equipo del Scripps Research Institute ha revelado las primeras imágenes de la historia de la formación de las células "fábricas de proteínas".

Además de ser una proeza técnica importante por sí mismo, el trabajo podría abrir nuevas vías para el desarrollo de antibióticos y tratamientos para las enfermedades vinculadas a los errores en la formación de los ribosomas. Además, las técnicas desarrolladas en el estudio ahora se puede aplicar a otros problemas complejos en la comprensión de los procesos celulares.

Un nuevo estudio de investigación de Scripps ha producido imágenes de los pasos químicos intermedios en la creación de ribosomas

La identificación y la observación de las moléculas que los ribosomas, la forma fábricas celulares que construyen las proteínas esenciales para la vida durante décadas ha sido un objetivo clave para los biólogos, pero una que parecía casi inalcanzable. Pero el nuevo estudio de investigación de Scripps, que aparece en el 29 de octubre de 2010 de la revista Science, arrojó imágenes de los pasos químicos intermedios en la creación de los ribosomas.

"Para mí fue un experimento de sueño", dijo el líder del proyecto, James Williamson, Ph.D., profesor, miembro del Instituto Skaggs de Biología Química y decano de estudios de grado y posgrado en el Scripps Research, que atribuye a sus colaboradores en la investigación de Scripps Nacional de Recursos para automatizada Microscopía Molecular (NRAMM) facilidad para hacerlo posible. "Tenemos grandes colegas en el Scripps de colaborar con quienes están dispuestos a probar algunos experimentos locos, y cuando el trabajo es simplemente hermoso."

Estudios anteriores de las moléculas intermedias que se combinan para formar los ribosomas y otros componentes celulares se han visto seriamente limitada por las tecnologías de imagen. La microscopía electrónica durante muchos años ha hecho posible la creación de imágenes de moléculas tan pequeñas, pero por lo general requiere la purificación de las moléculas. Para purificar, primero debe identificar, es decir, los investigadores tuvieron que deducir lo que los intermediarios eran antes de tiempo en lugar de ser capaz de ver el proceso real.

"Mi laboratorio ha estado trabajando intensamente en el montaje del ribosoma durante unos 15 años", dijo Williamson. "Los pasos básicos se trazó hace 30 años. Lo que nadie realmente entendía era cómo se produce dentro de las células."

Crear una nueva vista

El grupo NRAMM, dirigido por el Scripps Research Associate profesores Clinton Potter y Carragher Bridget y trabajar con la Kellogg School de Investigación Scripps de Ciencia y Tecnología los estudiantes se gradúen Anke Mulder y Yoshioka Craig, desarrollaron una nueva técnica, descrita en el papel de la ciencia y de la copia descubrimiento de una partícula perfiles, que esquiva el problema de depuración, permitiendo imágenes de éxito de las muestras sin purificar. Un sistema automatizado de datos de captura y procesamiento de diseño del equipo les permite descifrar una mezcolanza de lo contrario complejo imposible de información que resulte.

Para este proyecto, el segundo autor Andrea Beck, un asistente de investigación en el laboratorio de Williamson, componentes purificados de ribosomas de las células de la política de investigación bacteria Escherichia coli. A continuación, estos químicos se rompió aparte para crear una solución de los componentes que forman los ribosomas. Los componentes se mezclan y luego se tiñeron con rapidez y utilizando imágenes de microscopía electrónica. "Fuimos con" sucio "muestras que contenían mezclas horriblemente complejo de todas las partículas diferentes", dijo Williamson.

Mulder, quien es el primer autor del artículo, recogió y analizó las partículas que se forman durante la reacción de ensamblaje de ribosomas. Usando algoritmos avanzados del equipo, fueron capaces de procesar más de un millón de puntos de datos desde el microscopio de electrones para producir en última instancia, imágenes moleculares.

Las piezas encajan

El equipo produjo imágenes que los científicos fueron capaces de igualar como piezas de rompecabezas de piezas de los ribosomas, que ofrece una fuerte confirmación de que habían hecho fotografiado e identificado intermedios químicos reales en el camino a la producción de ribosomas. "Siempre vi lo mismo, no importa la forma en que procesa los datos, y esto nos llevó a creer que era real", dijo Williamson.

Otra confirmación vino como investigadores reflejado componentes de los diferentes horizontes temporales. Luego de romper los componentes de los ribosomas, los científicos prepararon muestras en varias etapas que permite suficiente tiempo para que la mezcla molecular para empezar a combinar como lo hacen durante la creación de ribosomas de las células.

Imágenes de esta serie de tiempo, el equipo fue capaz de mostrar una mayor concentración de moléculas más grandes y complejas moléculas más pequeñas y menos como el tiempo transcurrido. Estos resultados concuerdan con la información limitada que ya estaba disponible acerca de la oportunidad de las medidas de formación, lo que confirma aún más el éxito del equipo.

Curiosamente, este trabajo también confirmó que hay más de uno los caminos posibles en la formación de los ribosomas, un fenómeno conocido como el montaje paralelo que se ha sugerido en investigaciones previas, pero nunca se confirma definitivamente.

Potencial a largo plazo

Williamson dice que con la información que ahora nos ocupa, que será capaz de seguir adelante con los estudios de que las moléculas adicionales pueden estar presentes en las células y es esencial para la formación de los ribosomas. Tales datos podrían ofrecer un potencial médico emocionante.

Todas las bacterias contienen y son dependientes de los ribosomas. Identificación de las moléculas necesarias para el montaje del ribosoma podría ofrecer nuevos objetivos para los antibióticos destinados a matar las bacterias. "Si podemos encontrar la manera de inhibir el ensamblaje, que sería una vía terapéutica muy importante", dijo Williamson.

También hay indicios de que algunas enfermedades como la anemia Diamond Blackfan podría ser causado, al menos en algunos casos, por errores en la producción de ribosomas. Una mejor comprensión de que la producción podría también revelar formas de este tipo de errores puede ser reparado para curar o prevenir enfermedades.

En el nivel más básico, el éxito del proyecto también ha demostrado que las técnicas de los científicos de investigación de Scripps y otros investigadores pueden aplicar para permitir que imágenes similares y comprensión de los complejos, pero otros procesos celulares críticos.

Fuente: http://www.scripps.edu/

Last Update: 12. October 2011 17:29

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