Ett lag av forskare från EPFL, (Ecole Polytechnique Fidirale de Lausanne), Universitetar av Lausanne, den Nordvästliga Universitetar och den Tel Aviv Universitetar kommer med biologi och statistisk fysik tillsammans för att svara ifrågasätta av, hur molekylära chaperones viker, veckla upp och handtagproteiner omkring i cellen.
Deras resultat visas veckan av April 3 i den för- on-line upplagan av Förfarandena av MedborgareAkademin av Vetenskaper.
En serie av diskussioner i en universitetsområdecafi i Lausanne har blomstrat in i ett utöver det vanliga samarbete mellan EPFL-fysikprofessorn Paolo De Los Rios och Universitetar av den Lausanne biologiprofessorn Pierre Goloubinoff. Genom Att Använda principerna av statistisk fysik, har de identifierat ett enkelt, singelmekanismen, som förklarar den mekaniska rollen av molekylära chaperones i proteinvikning och translocation som samtidigt sätter en longstanding tvist över detta processaa.
Molekylära chaperones är specialiserade proteiner som hjälper andra proteiner för att finna deras riktiga gestaltningar, och att ne deras riktigt förlägger i cellen. För mer än två årtionden har biologer och biochemists debatterat hur en av dessa chaperones, Hsp70, rättor som det mekaniska jobbet av uppvecklingsprotein samlar och dra proteiner in i de olika rummen av cellen. Är det vid ”Driver Slår”, i som chaperonen skulle brukshävstångsverkan och jordbruksprodukter en mekanisk styrka som handtag proteinet eller ”en Brownian Ratchet”, i som närvaroen av chaperonen och de termiska växlingarna av sammanslutningen för protein sig själv till handtag proteinet? Det finns inte något överväldigande bevisar i favör av en förklaring över annan. Huvudsakligen, förklarar ingen av teori det fullt spänner av Hsp70's-aktivitet.
Genom Att Använda deras föregående resultat från biochemistry, vände De Los Rios och Goloubinoff till molekylär geometri, statistisk fysik och lagarna av thermodynamics i ett försök att lösa problemet. Resultatet, som de har dubbat ”Entropic Dra”, är ändrad bildar av den Brownian Ratchetmekanismen. Molekylära system, förklarar måste de, lyda lagarna av fysik och sträva för equilibrium. I det processaa dem förhöjning deras entropi. När molekylen som Hsp70 fästas till ett protein, slår ett membran eller ett aggregat, skjuter en mycket liten entropi för styrka tack vare det bort igen och att släpa proteinet strandar tillsammans med den. Kollaboratörerna visade, att detta entropic verkställer, kombinerade med protein egna termiska växlingar, kan utöva nog styrka till handtag ett protein till och med den smala por av ett mitochondrial membran eller befria ett aggregat i cellen.
”Är Vår förklaring så enkel,” De Los Rios något att säga, ”, att den verkar nästan misslyckad. Vi har visat att alla fungerar av Hsp70 i cellen kan förklaras av en enkel mekanism.”,
Många sjukdomar - bland dem tokig ko, Parkinsons och Alzheimers sjukdomar -- orsakas av misfolded proteiner eller aggregat. Goloubinoff betonar den överenskommelse hur chaperones liksom Hsp70 fungerar är viktig grundval som måste läggas, för vi kan hoppas för att framkalla strategier till fest dessa sorter av protein-misfolding patologier.
Enkla eleganta lösningar motsäger ofta ansträngningen som gick in i deras skapelse. Kollaboratörerna investerade mycket passande förtrogen med för tid, för energi (och kaffe!) kulturen och språk av varje - annat disciplin. Nu har försöket uthärdat frukt i en utmärkt demonstration av det potentiellt av tvärvetenskaplig forskning i fysik och biologi.
http://www.epfl.ch