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Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Les Biologistes Suivent le Procédé de l'ARN Se Pliant avec la Sous-Nanoscale Précision

Published on October 20, 2012 at 5:01 AM

Dans une salle soundproofed, vibration-stabilisée, à température contrôlée, Case de Steven de biophysicien de Stanford observait un projet très petit d'origami.

Les chercheurs ont maintenu le toron croissant d'ARN tendu dans une installation de « haltère ». Deux petits programmes ont été jugés en place par les déroutements optiques. L'enzyme qui transcrit ADN en ARN - RNAP dans le tableau - a été fixée à un petit programme, alors que la Transcription de l'ARN neuve était fixée à l'autre. Kirsten Frieda et Case de Steven, Biophysique de Stanford

« L'appareil est si sensible que, si vous parlez dans la chambre, les vibrations dans le ciel touchent au mouvement que vous essayez de mesurer, » il a dit tranquillement. Sur un moniteur noir et blanc, deux petits programmes en plastique microscopiques étaient lentement tirés à part.

Bien Que nous ne pourrions pas le voir même à ce haut niveau d'agrandissement, entre les petits programmes a été étiré une monocaténaire d'ARN, se pliant en temps réel.

Puisque les nucléotides d'ARN sont si de petite taille chacun est seulement des nanomètres longtemps - on n'avait déja directement observé ces effets jamais. L'appareil de laboratoire De Case est si précis, il peut mesurer des distances à dans le diamètre d'un atome d'hydrogène.

Mais l'exploit de la Case n'est pas remarquable seulement pour sa sensibilité. Comment le pli de Molécules d'ARN est un problème biologique de longue date. Il est essentiel pour le fonctionnement des molécules, et les différentes configurations d'ARN jouent un rôle de réglementation principal pendant la transcription de ces Molécules d'ARN mêmes.

Les « Questions du contrôle de gène sont discutablement plus importantes que les gènes eux-mêmes, » la Case a indiqué. « Ce Qui différencie les organismes ne sont pas les gènes en soi, il est quel gènes obtiennent exprimés où et quand. »

La Case, un professeur de la physique appliquée et de biologie, et d'étudiant de troisième cycle Kirsten Frieda a publié leurs découvertes aujourd'hui en la Science de tourillon.

Déroutements de Laser
La clé au « exploit de l'instrumentation, » car la Case a fait des calembours, était l'utilisation « des brucelles optiques. » Une Fois mis dans le chemin d'un laser fortement orienté, les petits programmes minuscules de l'équipe ont été attirés au centre de la poutre, où le champ électrique produit par la lumière est le plus intense. Les chercheurs pouvaient ainsi positionner et immobiliser les petits programmes avec la régularité et l'exactitude extrêmes.

Dans l'installation élégante de la Case, une molécule unique de la Polymérase ARN - l'enzyme qui transcrit des Brins d'ADN en ARN - a été fixée à un petit programme, alors que la Transcription de l'ARN apparaissante était liée à l'autre.

En maintenant la tension entre la constante de deux petits programmes et en mesurant la distance entre lui car il a séparé, la Case pouvait mesurer la longueur changeante du toron neuf d'ARN.

« Ce Qui nous avons obtenu était une lecture détaillée de la façon dont l'ARN se plie comme elle est traitée par la Polymérase ARN, » a dit la Case.

Changement du riboswitch
Dans le cas de la Transcription de l'ARN étudiée par la Case et le Frieda, il y avait deux options de conformation, qui ont mené à deux résultats fonctionnels très différents.

L'option « favorisée » - environ 10 milliards de fois plus vraisemblablement à la forme, toutes les choses étant égal - était une structure de Terminator qui arrêterait la transcription si elle formait.

L'autre structure était un anti-Terminator constitué par ARN que l'élément connu sous le nom de riboswitch a localisé d'amont du Terminator. Riboswitches sont un commun mais la méthode mal comprise de règlement de gène, a trouvé dans tous les royaumes de durée de vie. Ces extensions des Transcriptions de l'ARN changent la conformation après avoir grippé certaines petites molécules-cible, avec des conséquences pour le contrôle de gène.

L'anti-Terminator était moins thermodynamiquement gamme de produits que le Terminator, et pour cette raison former beaucoup moins vraisemblablement. Puisqu'il a formé légèrement plus rapidement que le Terminator, cependant, « il a obtenu son pied dans la trappe, » a dit la Case.

« Elle est un peu comme la vieille plaisanterie au sujet d'échapper à un ours dans les bois, » il a dit. « Vous ne devez pas réellement faire fonctionner plus rapidement que l'ours, vous juste doivent fonctionner plus rapidement que votre ami qui est avec vous. »

Quand la molécule-cible des riboswitch était présente, les chercheurs trouvés, l'anti-Terminator formeraient chronique, empêchant le Terminator de plier et de permettre à la transcription de continuer en avant. L'anti-Terminator retiendrait seulement sa forme pendant une seconde ou ainsi, mais une seconde est simplement assez longue.

« Nous étions les premiers pour voir réellement un contact de riboswitch, » la Case a indiqué.

L'équipe espère étendre ses techniques à l'autre RNAs structuré, y compris plus de riboswitches, ainsi que ribozymes - RNAs qui peuvent catalyser des réactions chimiques - et les ARNt essentiels à la traduction de protéine.

Source : http://www.stanford.edu/

Last Update: 20. October 2012 05:30

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