Een team van onderzoekers van EPFL, (Ecole Polytechnique Fidirale DE Lausanne), de Universiteit van Lausanne, de Noordwestelijke Universiteit en de Universiteit van Tel Aviv brengt biologie en statistische fysica bijeen om de vraag van te beantwoorden hoe de moleculaire chaperonnenvouwen, openen en rond proteïnen in de cel trekken.
Hun resultaten lijken de week van 3 April in de vooruitgangs online uitgave van de Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen.
Een reeks besprekingen in een campuscafi in is Lausanne in een buitengewone samenwerking tussen fysica EPFL Professor Paolo De Los Rios en Universiteit van de biologie van Lausanne Professor Pierre Goloubinoff tot bloei gekomen. Gebruikend de principes van statistische fysica, hebben zij eenvoudig, één enkel mechanisme geïdentificeerd dat de mechanische rol van moleculaire chaperonnen in het eiwit vouwen en translocatie verklaart, die tezelfdertijd een al lang bestaande controverse over dit proces regelen.
De Moleculaire chaperonnen zijn gespecialiseerde proteïnen die andere proteïnen hun juiste conformations vinden helpen en hun juiste plaatsen in de cel bereiken. Voor meer dan twee decennia, hebben de biologen en de biochemici gedebatteerd hoe één van deze chaperonnen, Hsp70, de mechanische baan van het openen van eiwitcomplexen en het trekken van proteïnen in de diverse compartimenten van de cel beheert. Is het door een „Slag van de Macht“, waarin de chaperon hefboomwerking zou gebruiken en een mechanische kracht zou veroorzaken die de proteïne trekt, of een „BrownPal“, waarin de aanwezigheid van de chaperon en de thermische schommelingen van de proteïne zelf combineren om de proteïne te trekken? Er is geen overweldigend bewijsmateriaal ten gunste van één verklaring over andere. Wat nog belangrijker is, verklaart geen van beide theorie de volledige waaier van activiteit Hsp70.
Gebruikend hun vroegere resultaten van biochemie, draaiden DE Los Rios en Goloubinoff aan moleculaire meetkunde, statistische fysica en de wetten van thermodynamica in een poging om het probleem op te lossen. Het resultaat, dat zij „het Entropic Trekken“ hebben gesynchroniseerd, is een gewijzigde vorm van het Brownmechanisme van de Pal. De Moleculaire systemen, verklaren zij, moeten de wetten van fysica uitvoeren en voor evenwicht streven. In het proces, verhogen zij hun entropie. Wanneer de molecule Hsp70, in bijlage aan een proteïne, een membraan of een complex raakt, duwt een uiterst kleine kracht toe te schrijven aan entropie het die weg opnieuw, de eiwitbundel samen met het slepen. De medewerkers toonden aan dat dit die entropic effect, met de eigen thermische schommelingen van de proteïne wordt gecombineerd, kan genoeg kracht uitoefenen om een proteïne door de smalle porie van een mitochondrial membraan te trekken of een complex in de cel ontwarren.
„Onze verklaring is zo eenvoudig,“ DE Los Rios zegt, „dat het bijna teleurstellend schijnt. Wij hebben aangetoond dat alle functies van Hsp70 in de cel door één eenvoudig mechanisme kunnen worden verklaard.“
Vele ziekten - onder hen gekke koe, van Parkinson en van Alzheimer ziekten -- worden veroorzaakt langs misfolded proteïnen of complexen. Goloubinoff benadrukt dat begrijpend hoe de chaperonnen zoals functie Hsp70 belangrijke grondslag is die moet worden gelegd alvorens wij kunnen hopen om strategieën te ontwikkelen om deze soorten te behandelen eiwit-misfolding pathologie.
De Eenvoudige, elegante oplossingen logenstraffen vaak de strijd die in hun verwezenlijking ging. De medewerkers investeerden veel tijd, energie (en koffie die!) vertrouwd met de cultuur en de taal van elkaars discipline worden. Nu heeft de inspanning fruit in een uitstekende demonstratie van het potentieel van interdisciplinair onderzoek naar fysica en biologie gedragen.
http://www.epfl.ch