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Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Biologen Folgen dem Prozess von RNS Faltend mit Unter--Nanoscale Präzision

Published on October 20, 2012 at 5:01 AM

In einem soundproofed, Schwingung-stabilisierten, temperaturgeregelten Raum Stanford-Biophysiker Steven-Block überwachte ein sehr kleines Origamiprojekt.

Die Forscher hielten den wachsenden RNS-Strang straff in einer „Dummkopf“ Installation. Zwei Raupen wurden an der richtigen Stelle durch optische Fallen angehalten. Das Enzym, das DNS in RNS überträgt - RNAP im Diagramm - wurde zu einer Raupe befestigt, während die neue RNS-Abschrift zur anderen befestigt wurde. Kirsten Frieda und Steven-Block, Stanford-Biophysik

„Der Apparat ist so empfindlich, dass, wenn Sie im Raum sprechen, die Schwingungen in der Luft die Bewegung stören, die Sie versuchen zu messen,“ er sagte ruhig. Auf einem Schwarzweiss-Überwachungsgerät wurden zwei mikroskopische Plastikraupen langsam auseinander gezeichnet.

Obgleich wir es nicht sogar an dieser hohen Stufe der Vergrößerung sehen könnten, zwischen den Raupen wurde einem einzelnen Strang von RNS ausgedehnt und faltete sich oben in der Istzeit.

Weil RNS-Nukleotide so Klein sind, ist jedes die nur nm lang- diese Effekte war nie beobachtet worden direkt vorher. Der Block-Laborapparat ist-, es kann Abstände innerhalb zum Durchmesser eines Wasserstoffatoms messen so genau.

Aber das Meisterstück des Blockes ist nicht nur für seine Empfindlichkeit bemerkenswert. Wie RNS-Molekülfalte ein althergebrachtes biologisches Problem ist. Es ist für die Funktion der Moleküle entscheidend, und verschiedene RNS-Konfigurationen spielen eine grundlegende regelnde Rolle während der Übertragung jener RNS-Moleküle.

„Punkte der Genregelung sind bestreitbar wichtiger, als die Gene selbst,“ sagte Block. „, Was unterscheidet, sind Organismen nicht die Gene an sich, ist es, welche Gene ausgedrückt erhalten, wo und wann.“

Block, ein Professor der angewandten Physik und der Biologie und des Studenten im Aufbaustudium Kirsten Frieda veröffentlichte ihre Ergebnisse heute in der Zapfen Wissenschaft.

Laser-Fallen
Die Taste zur „Glanzleistung der Instrumentierung,“, da Block ein Wortspiel machte, war der Gebrauch „der optischen Pinzette.“ Als gelegt in den Pfad eines in hohem Grade fokussierten Lasers, wurden die kleinen Raupen des Teams zur Mitte des Trägers angezogen, in dem der elektrische Bereich, der durch die Leuchte produziert wird, am stärksten ist. Die Forscher waren dadurch in der Lage, die Raupen mit extremer Übereinstimmung und Genauigkeit in Position zu bringen und stillzustellen.

In der eleganten Installation des Blockes wurde ein einzelnes Molekül der RNS-Polymerase - das Enzym, die DNA-Stränge in RNS überträgt - zu einer Raupe befestigt, während die auftauchende RNS-Abschrift mit der anderen verbunden wurde.

Indem er die Spannkraft zwischen den zwei Raupen konstant und den Abstand zwischen ihnen hielt maß, wie sie auseinander umzogen, war Block in der Lage, die ändernde Länge des neuen RNS-Stranges abzumessen.

„Was wir erhielten, ein detailliertes Ablesen war von, wie RNS, wie sie durch RNS-Polymerase aufbereitet wird,“ sagte Block sich faltet.

Schalten des riboswitch
Im Falle der RNS-Abschrift, die vom Block und von Frieda studiert wurde, gab es zwei Anpassungsoptionen, die zu zwei sehr verschiedene Funktionsergebnisse führten.

Die „bevorzugte“ Option - ungefähr 10 Milliardemal wahrscheinlicher zum Formular, wenn alles gleich bleibt - war eine Abschlussprogrammzelle, die Übertragung stoppen würde, wenn sie sich bildete.

Die andere Zelle war ein Antiabschlussprogramm, das durch ein RNS-Element gebildet wurde, das als ein riboswitch bekannt ist, lokalisierte wenig vor dem Abschlussprogramm. Riboswitches sind ein geläufiges, aber kaum erforschte Methode der Genregulation, fand in allen Königreichen des Lebens. Diese Ausdehnungen von RNS-Abschriften ändern Anpassung, nachdem sie bestimmte kleine Zielmoleküle, mit Konsequenzen zur Genregelung gebunden haben.

Das Antiabschlussprogramm war weniger thermodynamisch Stall als das Abschlussprogramm und viel, sich deshalb weniger wahrscheinlich zu bilden. Weil es etwas sich schneller bildete, als das Abschlussprogramm jedoch „es erhielt seinen Fuß in der Klappe,“ sagte Block.

„Er ist ein bisschen wie der alte Witz über das Entweichen eines Bären im Holz,“ sagte er. „Sie nicht wirklich müssen schneller ausgeführt werden, als der Bär, Sie nur schneller ausgeführt werden müssen als Ihr Freund, der ist mit Ihnen.“

Als das Zielmolekül der riboswitchs anwesend war, würden die Forscher, die, das Antiabschlussprogramm gefunden wurden, durchweg sich bilden und verhindern würden, dass das Abschlussprogramm Falten und der Übertragung vorwärts fortfahren lässt. Das Antiabschlussprogramm würde nur seine Form für eine Sekunde oder so anhalten, aber eine Sekunde ist gerade lang genug.

„Wir waren die ersten sehen wirklich einen riboswitch Schalter,“ sagte Block.

Das Team hofft, seine Techniken auf anderes strukturiertes RNAs, einschließlich mehr riboswitches auszudehnen sowie ribozymes - RNAs, die chemische Reaktionen katalysieren können - und die tRNAs, die zur Proteinübersetzung entscheidend sind.

Quelle: http://www.stanford.edu/

Last Update: 20. October 2012 05:30

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