Prima volta osservando interazione molecolare in tempo reale all'interno del ribosoma

Il ribosoma è un genere di fabbrica per proteina nella cella e poichè tale lungamente è stato un obiettivo principale per la scoperta della droga. Ora, un progresso tecnologico da un gruppo all'Istituto Universitario Medico di Weill Cornell è sospeso rivoluzionare la ricerca nel campo.

Per la prima volta, gli scienziati hanno sviluppato mezzi di osservazione al livello molecolare, film in tempo reale dei trattamenti strutturali chiave all'interno del ribosoma sostenenti la sintesi di proteina. Potevano farla in un modo che dovrebbe qualche giorno tenere conto la schermatura delle droghe novelle che inibiscono il ribosoma o il miglioramento degli antibiotici attuali che sono a volte tossici.

“Questo è realmente un prova-de-principio di cui abbiamo sperato che potremmo raggiungere -- che possiamo fare questi tipi delle misure in un modo alto-capacità di lavorazione e molto robusto,„ dice il Dott. senior Scott Blanchard, assistente universitario dell'autore di studio della fisiologia e della biofisica all'Istituto Universitario Medico di Weill Cornell.

Il Suo gruppo ha pubblicato i loro risultati in Cella Molecolare.

Il ribosoma è domestico a circa 60 molecole differenti. Queste molecole funzionano insieme nei modi complessi, facendo uso delle istruzioni trovate in RNA per sbattere fuori le proteine che le celle devono vivere e svilupparsi.

Nel mondo dello sviluppo della droga, è duro sopravvalutare l'importanza del ribosoma -- per esempio, più della metà di odierni antibiotici mirano a questo commputer cellulare chiave.

“Le istruzioni Genetiche sono presentate al ribosoma sotto forma di RNA messaggero,„ spiega il Dott. Blanchard. “Il trattamento della traduzione delle quelle istruzioni del mRNA nelle proteine comprende la selezione dal ribosoma delle molecole del RNA chiamate RNA di trasferimento (tRNA).„

Questa procedura di selezione è il fattore di determinazione che collega le sequenze del gene con le loro proteine del prodotto finito.

Tuttavia, per anni, molto di cui gli scienziati conoscono circa attività ribosomiale -- e come le droghe potrebbero pregiudicarla -- è stata la congettura, poiché è stato quasi impossible da osservare l'attività molecolare all'interno di questa struttura minuscola di prima mano.

Ma il lavoro del Dott. Blanchard ha reso un'innovazione: una tecnologia di avanguardia nella microscopia ha chiamato il Trasferimento di Energia di Risonanza della Fluorescenza della unico molecola (smFRET) che utilizza le tecnologie di lunga data in un intero nuovo modo.

“Facendo Uso di questa tecnica, possiamo raccogliere i fotoni di indicatore luminoso che vengono simultaneamente da molte singole molecole,„ lui spieghiamo. “Relazioni informative Questo sulla posizione di una biomolecola, sulla sua interazione con altre molecole e sui moti minuscoli all'interno della molecola stesso. Prima di questa tecnologia, le indagini sui trattamenti molecolari erano come la prova di capire come le automobili hanno funzionato guardando il traffico sull'autostrada senza pedaggio da un livello satellite su nello spazio. Ora, è come se possiamo a capace di ispezionare direttamente le diverse automobili. Infatti, entrambi sono importanti ma avere questa nuova prospettiva dovrebbe andare un modo lungo verso il miglioramento della nostra comprensione di come questi commputer funzionano.„

L'Osservazione dell'una molecola per volta è benissimo, naturalmente, ma la scoperta efficiente della droga richiede l'analisi rapida delle centinaia o persino di migliaia di composti in un modo “di alto-capacità di lavorazione„.

Nella loro ultima ricerca, il gruppo del Dott. Blanchard ha usato lo smFRET per tenere la carreggiata i movimenti di sotto-nanometro nelle posizioni del tRNA in profondità all'interno del ribosoma (che è un cambiamento di distanza di circa cento millionths di un pollice).

“Abbiamo osservato tre configurazioni discrete di tRNA all'interno del ribosoma che interconvert sulla scala cronologica di 100 millisecondi, compreso una configurazione “ibrida„ intermedia di cui nessuno aveva avuto mai prova prima,„ il ricercatore dice.

La capacità degli scienziati di effettuare le misure quasi in tempo reale di come la struttura del ribosoma cambia durante la funzione può essere la più grande realizzazione dello studio.

“Non solo potete effettuare col passare del tempo le misure squisito sensibili sulla struttura del ribosoma, voi potete anche individuare come i cambiamenti di sistema in risposta ai leganti, compreso gli antibiotici,„ il Dott. Blanchard dice. Quelle misure dovrebbero potere essere eseguito in un modo di alto-capacità di lavorazione, lui nota.

“Il Nostro punto seguente è di guardare come le droghe specifiche pregiudicano i trattamenti dinamici all'interno del ribosoma,„ aggiunge il Dott. Blanchard. “Supponiamo che le attività delle droghe che bloccano le funzioni ribosomiali normali possano essere individuate misurando come cambiano la cadenza degli eventi strutturali nella molecola. Come il mio Consigliere laureato la ha punzonata, è come un ELETTROCARDIOGRAMMA molecolare. Questo nuovo, sguardo del primo piano a come i commputer molecolari funzionano ed a come sono influenzati dagli agenti terapeutici dovrebbe aprire la porta per migliorare le opportunità nella scoperta della droga.„

Questo lavoro è stato costituito un fondo per dall'Istituto Nazionale degli Stati Uniti delle Scienze Mediche Generali e della Fiducia Caritatevole di Alice Baumfalk.

i Co-Ricercatori includono il ricercatore James B. Munro come pure Roger B. Altman e Nathan O'Connor del cavo -- tutto Dipartimento di Biologia di Fisiologia, di Biofisica e di Sistemi a Weill Cornell.

http://www.med.cornell.edu