Eerste keer die moleculaire interactie in real time waarnemen binnen ribosoom

Het ribosoom is een soort fabriek voor proteïne in de cel, en aangezien zulke lang een eerste doel voor drugontdekking is geweest. Nu, is een technologische voorsprong door een team bij de Medische Universiteit van Weill Cornell in evenwicht gehouden om onderzoek op het gebied te hervormen.

Voor het eerst, hebben de wetenschappers een middel ontwikkeld om op het moleculaire niveau, films in real time van zeer belangrijke structurele processen binnen het ribosoom waar te nemen die de synthese van proteïne ondersteunen. Indien Zij konden het op een manier doen die someday voor onderzoek van nieuwe drugs toestaan die het ribosoom of voor de verbetering van bestaande antibiotica verbieden die soms giftig zijn.

„Dit is werkelijk een bewijs-van-principe van wat wij hoopten wij konden bereiken -- dat wij deze soorten metingen op een zeer robuuste en hoog-productiemanier kunnen maken,“ zegt studie hogere auteur Dr. Scott Blanchard, hulpprofessor van fysiologie en biofysica bij de Medische Universiteit van Weill Cornell.

Zijn team publiceerde hun bevindingen in Moleculaire Cel.

Het ribosoom is naar huis aan ongeveer 60 verschillende molecules. Deze molecules werken op complexe die manieren samen, gebruikend instructies in RNA worden gevonden de proteïnen uit te roeren die cellen moeten leven en kweken.

In de wereld van drugontwikkeling, is het moeilijk om het belang van het ribosoom te overschatten -- bijvoorbeeld, meer dan richt de helft antibiotica van vandaag deze zeer belangrijke cellulaire machine.

De „Genetische instructies worden voorgesteld aan het ribosoom in de vorm van boodschappersRNA,“ verklaart Dr. Blanchard. Het „proces om die mRNA instructies in proteïnen te vertalen impliceert de selectie door het ribosoom van de molecules van RNA genoemd overdrachtRNA (tRNA).“

Dit selectieproces is de bepalende het genopeenvolgingen van de factorenaaneenschakeling met hun eindproductproteïnen.

Nochtans, jarenlang, veel van welke wetenschappers van ribosomal activiteit op de hoogte is -- en hoe de drugs het zouden kunnen beïnvloeden -- giswerk is geweest, aangezien het bijna onmogelijk is geweest om moleculaire activiteit binnen deze uiterst kleine structuur uit de eerste hand te bekijken.

Maar het werk van Dr. heeft Blanchard's een doorbraak opgebracht: een scherp-randtechnologie in de microscopie riep de Overdracht van de Resonantie-energie van de enig-moleculeFluorescentie (smFRET) Die sinds lang gevestigde technologieën op een gehele nieuwe manier gebruikt.

„Gebruikend deze techniek, kunnen wij fotonen van licht verzamelen die uit vele enige molecules gelijktijdig komen,“ hij verklaart. „Deze informatierapporten over de plaats van een biomolecule, zijn interactie met andere molecules en uiterst kleine moties binnen de molecule zelf. Vóór deze technologie, waren de onderzoeken van moleculaire processen als het proberen die te weten te komen hoe auto's door het letten op verkeer aan de snelweg van een satelliethoogte in ruimte worden uitgewerkt. Nu, is het alsof wij aan bekwaam kunnen om de individuele auto's direct te inspecteren. In feite, zijn allebei belangrijk maar het hebben van dit nieuwe perspectief zou moeten gaan een lange manier naar het verbeteren van ons begrip van hoe deze machines.“ werken

Waarnemen van één molecule tegelijkertijd is fijn, natuurlijk, maar de efficiënte drugontdekking vereist de snelle analyse van honderden of zelfs duizenden samenstellingen op een „hoog-productie“ manier.

In hun recentste onderzoek, gebruikte het team van Dr. Blanchard's smFRET diep aan de bewegingen van spoor sub-nanometer in tRNAposities binnen het ribosoom (dat een afstandsverandering van ongeveer honderd miljoensten van een duim is).

„Wij namen drie afzonderlijke configuraties van tRNA binnen het ribosoom waar dat interconvert op de 100 millisecondentermijn, met inbegrip van een midden „hybride“ configuratie dat niemand ooit bewijsmateriaal van,“ voordien had gehad de onderzoeker zegt.

De capaciteit van wetenschappers bijna echt te maken - de tijdmetingen van hoe de structuur van het ribosoom tijdens functie verandert kunnen de grootste verwezenlijking van de studie zijn.

„Niet alleen kunt u exquisitely gevoelige metingen op ribosoomstructuur in tijd maken, kunt u ook ontdekken hoe de systeemveranderingen in antwoord op ligands, met inbegrip van antibiotica,“ Dr. Blanchard zegt. Die metingen zouden op een hoog-productiemanier moeten kunnen worden uitgevoerd, neemt van hij nota.

„Onze volgende stap is te letten op hoe de specifieke drugs de dynamische processen binnen het ribosoom beïnvloeden,“ toevoegt Dr. Blanchard. „Wij stellen een hypothese op dat de drugsactiviteiten die normale ribosomal functies blokkeren kunnen worden ontdekt door te meten hoe zij het ritme van structurele gebeurtenissen in de molecule veranderen. Aangezien mijn gediplomeerde adviseur het muntte, is het als een moleculair ELECTROCARDIOGRAM. Dit nieuw, close-up bekijkt hoe de moleculaire machines werken, en hoe zij door therapeutische agenten zouden moeten de deur voor betere kansen in drugontdekking openen.“ worden beïnvloed

Dit werk werd gefinancierd door het Nationale Instituut van de V.S. van Algemene Medische Wetenschappen en Alice Baumfalk Charitable Trust.

De co-Onderzoekers omvatten hoofdonderzoeker James B. Munro evenals Roger B. Altman en Nathan O'Connor -- alle Ministerie van Fysiologie, Biofysica en de Biologie van Systemen in Weill Cornell.

http://www.med.cornell.edu