тысяч протеинов произведенных в наших клетках, немногие как важны как полимераза РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ энзима (RNAP), которая имеет уникально способность точно скопировать генетическую информацию от ДНА.
В действительности, все организмы - от бактерий к людям - быть в зависимости от RNAP для проведения сложного процесса синтеза протеина. Несмотря На свою критическую роль в биологии клетки, основные вопросы остают о как энзим RNAP фактически работает.
Теперь научные работники от Стэнфордского Университета и Университета Висконсин-Madison разрешали часть головоломки. Пишущ в Клетке журнала, научно-исследовательская группа нашла что молекула RNAP делает частые перерывы на специфических местах вдоль винтовой линии ДНА двойной. Это находя приходит на пятки открытия 2003 команды которое энзимы RNAP по заведенному порядку делают тысячами кратко стопов («вездесущих перерывов») унося существенную задачу транскрибировать генетическую информацию от ДНА к РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЕ - процесс вызвал транскрипцию.
«Транскрипция генов ужасно важна,» сказал соавтор Steven M. Преграждать изучения, профессора биологических наук и прикладной физики на Стэнфорде. «Она что определяет разницу между клетками в вашем мозге или вашим сердцем или вашей печенкой. Вся из ваших клеток имеют ДНА точного такой, но что делает их различной что они транскрибируют различные гены которые кодируют для различных протеинов.»
От ДНА к РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЕ к протеину
Синтез Протеина поразительно подобен в всех организмах. Он начинает с ДНА - известной трап-форменной двойной винтовой линией, рангам которой (или «основаниям») состоьте из 4 химических частей известных аббревиатурами A, T, G и C. Типичная молекула ДНА содержит тысячи генов которые шифруют тысячи протеинов, которые необходимы на всю жизнь. Каждый ген состоит из комплекта оснований ДНА аранжированных в уникально последовательности которая носит точные инструкции для строить специфический протеин. Но поставлять не на место письмо в той последовательности - T замененном для A.C., например - смогло произвести поврежденный протеин который причиняет серьезные заболевание или врожденный порок.
Транскрипция, первый шаг в синтезе протеина, начинает когда энзим RNAP unzips малый раздел винтовой линии ДНА двойной где ген обнаружен местонахождение. Энзим после этого строит новую комплементарную стренгу РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ химически копировать («транскрибирующ») основание гена одного одновременно. RNAP будет продолжаться двинуть вдоль стренги ДНА до тех пор пока вся последовательность гена не транскрибирована на зашифрованную РИБОНУКЛЕИНОВУЮ КИСЛОТУ, которая после этого служит как шаблон для строить фактический протеин.
Нанотехнология
Для того чтобы наблюдать RNAP в действии, Блок и его коллегаы используют таможн-построенную «оптически ловушку» расквартированную в его лаборатории Стэнфорда. Эта чувствительная аппаратура позволяет исследователям наблюдать транскрипцией в реальное временя путем поглощать индивидуальные молекулы ДНА и RNAP в мельчайших лучах инфракрасного света.
«Наши измерения точны до 0,1 из нанометра - ширины одиночного атома водопода,» объясненный Блок. «Когда вы изучаете энзим RNAP на том маштабе, вы открываете что оно двигает вдоль ДНА на некоторое время, и после этого для никакой ясной причины оно кажется, что останавливает. Некоторые перерывы мы уже вычисляли вне. Действительно длинние одни, которые случаются каждые 1.000 оснований или так и на последнем месте до 30 минут, часто происходят когда энзим совершает ошибка. После Этого, он должен поддерживать и исправить ошибку. Но для каждый из тех, грубо 10 вездесущих перерывов которые только продолжают около 1 второе и происходят каждые 100 оснований или поэтому - и их роль действительно что-то из тайны.»
Иждивенец Последовательности
Для того чтобы найти ответ, Kristina M. Херберт, аспирант в лаборатории Блока и ведущий автор Клетки изучают, созданные экспириментально шаблоны ДНА используя последовательность пар экстренныйого выпуска 240 низкопробную которая вызывает один из 2 типов длинних перерывов в RNAP - «перерыва backtracking» связанного с регулировкой гена в которой направление обратных энзима кратко; или «перерыв hairpin,» назвал для малюсеньких hairpin-форменных структур которые иногда формируют когда стренга РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ связывает к себе.
«Kristina сделал эти полностью холодные шаблоны ДНА которыми имейте такую же повторенную последовательность 240 низкопробную пар над и сверх снова 8 времен в рядке,» Блок сказал. Когда молекулы RNAP были прикреплены к шаблонам, они поступали как предсказано, делающ паузу кратко на всем backtrack и местах перерыва hairpin, но не фактически backtracking или формировать hairpins.