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Posted in | Bionanotechnology

Os Resultados do Estudo Fornecem Directrizes para os Esforços Futuros e o Nanosynthesis de Biomimicry

Published on November 1, 2012 at 8:11 AM

O Laboratório de Berkeley que encontra que os funis da dobradura de proteína igualmente se aplicam ao auto-conjunto deve beneficiar biomimicry e o nanosynthesis

A micrografia do AFM de 2D Assassinos montou em mostras de mica dois caminhos diferentes à cristalização, uma em que os domans são 2-3 nanômetros mais altos (os círculos brancos). As diferenças da Altura, medidas ao longo da linha preta pontilhada, eram o resultado da caça com armadilhas cinética. (Imagem da Fundição Molecular)

As Proteínas podem auto-montar em uma vasta gama de estruturas altamente pedidas que caracterizam uma disposição diversa de propriedades. Através - inovação tecnológica inspirada por natureza - dos seres humanos biomimicry espere emular proteínas e produzir nossa própria versão de moléculas demontagem. Uma chave a realizar isto está compreendendo como proteína-se dobrar - um processo crítico ao formulário e à função de uma proteína - é prolongado das proteínas individuais aos conjuntos complexos.

Os Pesquisadores com o Ministério de E.U. (DOE) do Laboratório Nacional do Lawrence Berkeley da Energia (Laboratório de Berkeley) têm mostrado agora que um conceito aceitado extensamente como a descrição da dobradura de uma única proteína individual é igualmente aplicável ao auto-conjunto de proteínas múltiplas. Seus resultados fornecem directrizes importantes para os esforços biomimicry futuros, particularmente para a fabricação do dispositivo e a síntese do nanoscale.

“Nós fizemos as primeiras observações directas que o conceito de um funil de dobramento com as armadilhas de energia cinética para proteínas individuais pode ingualmente ser aplicado ao conjunto de estruturas pedidas da proteína,” dizemos Jim DeYoreo, um cientista com a Fundição Molecular, um centro do nanoscience da GAMA no Laboratório de Berkeley, que conduziu esta pesquisa junto com o químico Carolyn Bertozzi do Laboratório de Berkeley. “Nossos resultados dizem-nos que esse os esforços para descobrir e codificar as regras do projecto para o auto-conjunto de sistemas moleculars complexos terão que levar em consideração o impacto das armadilhas cinéticas associadas com as transformações conformational.”

DeYoreo e Bertozzi são os autores correspondentes de um papel publicado pelas Continuações da Academia Nacional das Ciências (PNAS) que relatou esta pesquisa. O papel é intitulado “observação Directa das armadilhas cinéticas associadas com as transformações estruturais que conduzem aos caminhos múltiplos do conjunto do Assassino.” Co-Sendo o autor do papel eram Seong-Ho Shin, Sungwook Chung, Babak Sanii e Luis Comolli.

As Proteínas são essencialmente nanomachines biomoleculares capazes de executar tarefas numerosas devido a sua capacidade para dobrar-se em uma multidão de formas e de formulários. Quando as proteínas individuais auto-montam em estruturas pedidas o conjunto resultante adota frequentemente as conformações que são bastante distintas daquelas dos componentes individuais.

“Por exemplo, as matrizes do colagénio, que constituem os andaimes orgânicos dos ossos e dos dentes, são construídas das hélices triplas de monómeros individuais do colagénio,” DeYoreo diz. “Estas hélices montarão mais nas fibrilas torcidas altamente organizadas que exibem uma simetria do pseudohexagonal.”

O conceito de dobramento do funil explica a dobradura de proteína individual com base em mudanças conformational para alcançar um estado de energia livre mínima. Uma proteína desdobrada começa em um estado de energia livre alta que faz sua conformação instável. Inicialmente, há um número de conformações tridimensionais possíveis que reduziriam esta energia livre. Contudo, como a proteína começa se dobrar, a energia livre começa a deixar cair e o número de conformações possíveis começa a diminuir como a largura shrinking de um funil. A parte inferior do funil está alcançada quando a energia livre é minimizada e há somente uma conformação disponível. Como as gotas da energia livre, contudo, pode haver as armadilhas cinéticas ao longo do caminho que podem parar o processo de dobramento e guardarar a proteína em conformações parcialmente dobradas, sabido como glóbulo derretidos e intermediários de dobramento, por períodos de tempo prolongados. Estes estados conformational prendidos serão transformados Eventualmente em uma conformação estável mas a forma e o formulário dessa conformação final são influenciados pelas armadilhas cinéticas.

“Em um funil da dobradura de proteína, as paredes do funil são presumidas não ser lisas e as colisões e os vales resultantes definem armadilhas cinéticas,” DeYoreo diz. “Esta imagem física do dobramento foi explorada em algum detalhe a único nível da molécula, mas não considerada para o auto-conjunto da proteína em arquiteturas prolongadas mesmo que as transformações conformational fossem parte e pacote do processo do auto-conjunto.”

DeYoreo, Bertozzi e seus colegas tomaram etapas para corrigir este deficit do conhecimento estudando as proteínas da superfície-camada (Assassino) que auto-montam em uma membrana cristalina em torno das únicas pilhas das bactérias e do Archaea. Esta membrana exterior serve como o primeiro ponto do contacto entre o micróbio e seu ambiente e é chave à capacidade do micróbio para sobreviver. Usando a Microscopia Atômica in situ da Força (AFM), os pesquisadores imaged no tempo real e na caça com armadilhas cinética nivelada molecular durante o 2D auto-conjunto de estruturas da proteína do Assassino na mica surgem.

“Nós observamos que o auto-conjunto de trilhas das proteínas do Assassino ao longo de dois caminhos diferentes, um que conduz directamente ao estado final, pedido da baixo-energia, e à outra condução a uma armadilha cinética ocupada por um estado transiente duradouro que fosse mais desorganizado,” DeYoreo diz. “Embora um ou outro estado é facilmente acessível durante a nucleação de cristal, se o sistema cai no estado alta-tensão, o escape ao final, estado da baixo-energia está impedido fortemente na temperatura ambiente. Isto demonstra a importância de armadilhas cinéticas em determinar o caminho da cristalização do Assassino e sugere que o conceito de funis de dobramento seja ingualmente válido para o auto-conjunto de estruturas prolongadas da proteína.”

Source: http://www.lbl.gov

Last Update: 1. November 2012 08:57

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