Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Bionanotechnology

De Resultaten van de Studie Verstrekken Richtlijnen voor Toekomstige Inspanningen Biomimicry en Nanosynthesis

Published on November 1, 2012 at 8:11 AM

Het Laboratorium vinden die van Berkeley dat de proteïne die trechters vouwen ook op zelf-assemblage van toepassing is zou aan biomimicry en nanosynthesis moeten ten goede komen

De micrograaf AFM van 2D S-layers die op mica wordt geassembleerd toont twee verschillende wegen aan kristallisatie, waarin domans 2-3 langere nanometers zijn (witte cirkels). Verschillen van de Hoogte, die volgens de gestippelde zwarte lijn worden gemeten, waren het resultaat van het kinetische opsluiten. (Beeld van Moleculaire Gieterij)

De Proteïnen kunnen in een brede waaier van hoogst bevolen structuren zelf-assembleren die een diverse serie van eigenschappen kenmerken. Door biomimicry - technologische innovatie die door aard wordt geïnspireerd - mensen hoop om proteïnen na te streven en onze eigen versie te veroorzaken van zelf-assembleert molecules. Een sleutel tot het verwezenlijken van dit begrijpt hoe eiwit-vouwt - een proces kritiek aan de vorm en de functie van een proteïne - van individuele proteïnen tot complexe assemblage wordt uitgebreid.

De Onderzoekers met het Nationale Laboratorium van Lawrence (DOE) Berkeley van het Ministerie van de V.S. van Energie (het Laboratorium van Berkeley) hebben nu aangetoond dat een concept wijd toegelaten zoals beschrijvend het vouwen van één enkele individuele proteïne ook van toepassing op de zelf-assemblage van veelvoudige proteïnen is. Hun bevindingen verstrekken belangrijke richtlijnen voor toekomstige biomimicry inspanningen, in het bijzonder voor apparatenvervaardiging en nanoscale synthese.

„Wij hebben de eerste directe observaties dat het concept een vouwende trechter met kinetische energievallen voor individuele proteïnen eveneens op de assemblage van bevolen eiwitstructuren kan worden toegepast,“ zeggen Jim DeYoreo, een wetenschapper met de Moleculaire Gieterij, een nanosciencecentrum van DOE bij het Laboratorium van Berkeley gemaakt, dat dit onderzoek samen met de chemicus Carolyn Bertozzi van het Laboratorium van Berkeley leidde. „Onze resultaten vertellen ons dat de inspanningen om de ontwerpregels voor de zelf-assemblage van complexe moleculaire systemen te ontdekken en vast te leggen met het effect van kinetische vallen zullen moeten rekening houden verbonden aan conformational transformaties.“

DeYoreo en Bertozzi zijn de overeenkomstige auteurs van een document dat door de Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen (PNAS) wordt gepubliceerd die dit onderzoek meldde. Het document is met een adellijke titel „Directe observatie van kinetische vallen verbonden aan structurele transformaties die tot veelvoudige wegen van S-layer assemblage leiden.“ De co-Creatie het document was Scheenbeen seong-Ho, Sungwook Chung, Babak Sanii en Luis Comolli.

De Proteïnen zijn hoofdzakelijk biomoleculaire nanomachines geschikt om talrijke taken wegens hun capaciteit uit te voeren om in een massa vormen en vormen te vouwen. Wanneer de individuele proteïnen in bevolen structuren zelf-assembleren keurt het resulterende ensemble vaak conformations goed die van die van de individuele componenten vrij verschillend zijn.

„Bijvoorbeeld, worden de collageenmatrijzen, die de organische steigers van beenderen en tanden vormen, geconstrueerd van drievoudige schroeven van individuele collageenmonomeren,“ DeYoreo zegt. „Deze schroeven zullen verder in hoogst georganiseerde verdraaide fibrillen assembleren die een pseudohexagonalsymmetrie.“ tentoonstellen

Het het vouwen trechterconcept verklaart individuele proteïne die op basis van conformational veranderingen vouwen een staat van minimale vrije energie te bereiken. Een geopende proteïne begint in een staat van hoge vrije energie die zijn bouw onstabiel maakt. Aanvankelijk, zijn er een aantal mogelijke driedimensionele conformations die deze vrije energie zouden verminderen. Nochtans, aangezien de proteïne begint te vouwen, begint de vrije energie te dalen en het aantal mogelijke conformations begint als de krimpende breedte van een trechter te verminderen. De bodem van de trechter wordt bereikt wanneer de vrije energie wordt geminimaliseerd en er slechts één beschikbare bouw is. Aangezien de vrije energie daalt, echter, kunnen er kinetische vallen langs de manier zijn die het het vouwen proces kan tegenhouden en de proteïne in gedeeltelijk gevouwen conformations houden, die als gesmolten druppeltjes en het vouwen van tussenpersonen, voor uitgebreide perioden wordt bekend. Uiteindelijk zullen deze opgesloten conformational staten in een stabiele bouw worden omgezet maar de vorm en de vorm van die definitieve bouw worden beïnvloed door de kinetische vallen.

„In een eiwit vouwende trechter, worden de trechtermuren verondersteld niet vlot om te zijn en de resulterende builen en de valleien bepalen kinetische vallen,“ DeYoreo zegt. „Dit fysieke beeld van het vouwen is onderzocht vrij gedetailleerd op het enige moleculeniveau, maar niet overwogen voor eiwit zelf-assemblage in uitgebreide architectuur alhoewel conformational transformaties essentie van het zelf-assemblageproces.“ zijn

DeYoreo, Bertozzi en hun collega's troffen maatregelen om dit kennistekort te verbeteren door oppervlakte-laag (S-layer) de proteïnen te bestuderen die in een kristallijn membraan rond de enige cellen van bacteriën en Archaea zelf-assembleren. Dit buitenmembraan dient als eerste punt van contact tussen de microbe en zijn milieu en is zeer belangrijk aan de capaciteit van de microbe te overleven. Gebruikend de AtoomMicroscopie in situ van de Kracht (AFM), de onderzoekers imaged in echt - tijd en bij het moleculaire niveau kinetische opsluiten tijdens de 2D zelf-assemblage van S-layer eiwitstructuren op micaoppervlakten.

„Wij merkten op dat zelf-assemblage van S-layer proteïnensporen langs twee verschillende wegen, één die rechtstreeks tot de low-energy definitieve, bevolen staat, en andere het leiden tot een kinetische val bezet door een voorbijgaande staat leiden van lange duur die wanordelijker is,“ DeYoreo zegt. „Hoewel één van beide staat tijdens kristalnucleation gemakkelijk toegankelijk is, als de systeemdalingen in de high-energy staat, vlucht aan de definitieve, low-energy staat sterk bij kamertemperatuur wordt belemmerd. Dit toont het belang van kinetische vallen in het bepalen van de weg van S-layer kristallisatie aan en stelt voor dat het concept het vouwen van trechters voor zelf-assemblage van uitgebreide eiwitstructuren.“ even geldig is

Bron: http://www.lbl.gov

Last Update: 1. November 2012 08:53

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