Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

De Biologen Volgen het Proces van RNA die met Precisie sub-Nanoscale Vouwen

Published on October 20, 2012 at 5:01 AM

In a soundproofed, trilling-gestabiliseerde, temperature-controlled ruimte, lette biophysicist Steven Block van Stanford op een zeer klein origamiproject.

De onderzoekers hielden de het groeien bundel van RNA in een „domoor“ opstelling strak. Twee parels werden gehouden op zijn plaats door optische vallen. Het enzym dat DNA in RNA transcribeert - RNAP in het diagram - werd vastgemaakt aan één parel, terwijl het nieuwe afschrift van RNA werd vastgemaakt aan andere. Kirsten Frieda en Steven Block, de Biofysica van Stanford

Het „apparaat is zo gevoelig dat, als u in de ruimte spreekt, de trillingen in de lucht de beweging storen u probeert te meten,“ hij zei stil. Voor een zwart-witte monitor, werden twee microscopische plastic parels langzaam apart getrokken.

Hoewel wij niet het zelfs op dit hoog niveau van vergroting konden zien, tussen de parels werd uitgerekt één enkele bundel van RNA, die in echt opvouwen - tijd.

Omdat de nucleotiden van RNA zo klein zijn - elk is slechts lange nanometers - deze gevolgen waren nooit direct voordien waargenomen. Het apparaat van het Laboratorium van het Blok is zo nauwkeurig, kan het afstanden aan binnen de diameter van een waterstofatoom meten.

Maar de prestatie van het Blok is niet opmerkelijk slechts voor zijn gevoeligheid. Hoe de molecules van RNA is een al lang bestaand biologisch probleem vouwen. Het is essentieel voor de functie van de molecules, en de verschillende configuraties van RNA spelen een fundamentele regelgevende rol tijdens de transcriptie van die eigenlijke molecules van RNA.

De „Kwesties van gencontrole zijn betwistbaar belangrijker dan de genen zelf,“ bovengenoemd Blok. „Wat organismen onderscheidt zijn niet zelf de genen, is het welke genen waar en wanneer.“ uitgedrukt worden

Het Blok, een professor van toegepaste fysica en van biologie, en gediplomeerde student Kirsten Frieda publiceerde vandaag hun bevindingen in de dagboekWetenschap.

De vallen van de Laser
De sleutel tot de „reis-DE-kracht van instrumentatie,“ aangezien het Blok woordspelingen maakte, was het gebruik van „optisch pincet.“ Wanneer geplaatst in de weg van een hoogst geconcentreerde laser, werden de uiterst kleine parels van het team aangetrokken naar het centrum van de straal, waar het elektrische veld dat door het licht wordt veroorzaakt het sterkst is. De onderzoekers konden daardoor om de parels met extreme consistentie en nauwkeurigheid te plaatsen en te immobiliseren.

In de elegante opstelling van het Blok, werd één enkele molecule van de polymerase van RNA - het enzym dat DNA transcribeert loopt in RNA vast - vastgemaakt aan één parel, terwijl het het te voorschijn komen afschrift van RNA werd verbonden met andere.

Door de spanning tussen de twee parelsconstante te houden en de afstand tussen hen te meten aangezien zij zich apart bewogen, kon het Blok de veranderende lengte van de nieuwe bundel van RNA meten.

„Wat wij kregen was een slag-door-slag lezen van hoe RNA aangezien het door de polymerase van RNA wordt verwerkt,“ bovengenoemd Blok vouwt.

Het Schakelen van riboswitch
In het geval van het afschrift van RNA dat door Blok en Frieda wordt bestudeerd, waren er twee bouwopties, die tot twee zeer verschillende functionele resultaten leidden.

„Goedgekeurde“ optie - ongeveer 10 miljard keer waarschijnlijker zich te vormen, alle dingen die gelijk zijn - was een begeindigerstructuur die transcriptie zou tegenhouden als het zich vormde.

De andere structuur was een anti-begeindiger die door een element van RNA wordt gevormd dat als een riboswitch wordt bekend de plaats bepaalde van een weinig stroomopwaarts van de begeindiger. Riboswitches is een gemeenschappelijke maar slecht begrepen methode van genregelgeving, die in alle koninkrijken van het leven wordt gevonden. Deze rek van de afschriften van RNA verandert bouw na het binden van bepaalde kleine doelmolecules, met gevolgen voor gencontrole.

De anti-begeindiger was minder thermodynamisch stabiel dan de begeindiger, en daarom veel minder waarschijnlijk zich te vormen. Omdat het zich lichtjes sneller dan de begeindiger vormde, echter, „het kreeg zijn voet in de deur,“ bovengenoemd Blok.

„Het is een bit zoals de oude grap over het ontsnappen van een aan beer in het hout,“ hij zei. „U moet niet echt sneller lopen dan de beer, u enkel sneller moet lopen dan uw vriend die met u.“ is

Toen de het doelmolecule van riboswitch aanwezig was, zouden de gevonden onderzoekers, de anti-begeindiger zich constant vormen, verhinderend de begeindiger te vouwen en toestaand transcriptie om voorwaarts voort te zetten. De anti-begeindiger zou slechts zijn vorm voor een seconde of zo houden, maar een seconde is enkel long enough.

„Wij waren de eerste om een riboswitchschakelaar eigenlijk te zien,“ bovengenoemd Blok.

Het team hoopt om zijn technieken tot andere gestructureerde RNAs, met inbegrip van meer riboswitches, evenals ribozymes - RNAs die chemische reacties kan katalyseren - en tRNAs uit te breiden essentieel voor eiwitvertaling.

Bron: http://www.stanford.edu/

Last Update: 20. October 2012 05:30

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