Primeira vez observando a interacção molecular do tempo real dentro do ribosome

O ribosome é um tipo da fábrica para a proteína na pilha, e porque tal tem sido por muito tempo um alvo principal para a descoberta da droga. Agora, um avanço tecnológico por uma equipe na Faculdade Médica de Weill Cornell poised para revolucionar a pesquisa no campo.

Pela primeira vez, os cientistas desenvolveram meios da observação a nível molecular, filmes do tempo real dos processos estruturais chaves dentro do ribosome sustentando a síntese da proteína. Podiam fazê-la de um modo que deve um dia permitir selecionar das drogas novas que inibem o ribosome ou a melhoria dos antibióticos existentes que são às vezes tóxicos.

“Este é realmente um prova--princípio do que nós esperamos que nós poderíamos conseguir -- que nós podemos fazer estes tipos das medidas em uma maneira da muito robusta e alto-produção,” diz o Dr. superior Scott Blanchard do autor do estudo, professor adjunto da fisiologia e da biofísica na Faculdade Médica de Weill Cornell.

Sua equipe publicou seus resultados na Pilha Molecular.

O ribosome é home a aproximadamente 60 moléculas diferentes. Estas moléculas trabalham junto em maneiras complexas, usando as instruções encontradas no RNA para agitar para fora as proteínas que as pilhas precisam de viver e crescer.

No mundo da revelação da droga, é duro superestimar a importância do ribosome -- por exemplo, mais do que a metade de antibióticos de hoje visam esta máquina celular chave.

“As instruções Genéticas são apresentadas ao ribosome sob a forma do RNA de mensageiro,” explicam o Dr. Blanchard. “O processo de traduzir aquelas instruções do mRNA em proteínas envolve a selecção pelo ribosome das moléculas do RNA chamadas RNA de transferência (o tRNA).”

Este processo de selecção é o factor de determinação que liga seqüências do gene com suas proteínas do produto final.

Contudo, por anos, muita do que os cientistas sabem sobre a actividade ribosomal -- e como as drogas puderam a afectar -- foi a adivinhação, desde que foi quase impossível ver a actividade molecular dentro desta estrutura minúscula primeira-mão.

Mas o trabalho do Dr. Blanchard rendeu uma descoberta: uma tecnologia pioneiro na microscopia chamou Transferência de Energia da Ressonância da Fluorescência da único-molécula (smFRET) que usa tecnologias estabelecidos há muito tempo em uma maneira nova inteira.

“Usando esta técnica, nós podemos recolher os fotão da luz que vêm de muitas únicas moléculas simultaneamente,” ele explicamos. De “relatórios Esta informação no lugar de uma biomolécula, na sua interacção com outras moléculas e nos movimentos minúsculos dentro da molécula próprios. Antes desta tecnologia, as investigações de processos moleculars eram como a tentativa figurar para fora como os carros funcionaram olhando o tráfego na autoestrada de uma elevação satélite acima no espaço. Agora, é como se nós podemos a capaz de inspeccionar directamente os carros individuais. De facto, ambos são importantes mas ter esta nova perspectiva deve ir uma maneira longa para o melhoramento de nossa compreensão de como estas máquinas se operam.”

Observar uma molécula de cada vez é muito bem, naturalmente, mas a descoberta eficiente da droga exige a análise rápida das centenas ou mesmo dos milhares de compostos em uma maneira da “alto-produção”.

Em sua pesquisa mais atrasada, a equipe do Dr. Blanchard usou o smFRET para seguir profundamente movimentos de secundário-nanômetro em posições do tRNA dentro do ribosome (de que é uma mudança da distância de aproximadamente cem milhonésimos de uma polegada).

“Nós observamos três configurações discretas do tRNA dentro do ribosome que interconvert no calendário de 100 milissegundos, incluindo configuração “híbrida uma” intermediária de que ninguém tivesse nunca a evidência antes,” o pesquisador diz.

A capacidade dos cientistas para fazer quase medidas do tempo real de como a estrutura do ribosome muda durante a função pode ser a realização a mais grande do estudo.

“Não somente pode você fazer medidas exquisitely sensíveis na estrutura do ribosome ao longo do tempo, você pode igualmente detectar como as mudanças de sistema em resposta às ligantes, incluindo antibióticos,” o Dr. Blanchard diz. Aquelas medidas devem poder ser executado em uma maneira da alto-produção, ele notam.

“Nosso passo seguinte é olhar como as drogas específicas afectam os processos dinâmicos dentro do ribosome,” adiciona o Dr. Blanchard. “Nós supor que as actividades das drogas que obstruem funções ribosomal normais podem ser detectadas medindo como mudam a cadência de eventos estruturais na molécula. Como meu conselheiro graduado a inventou, é como um ECG molecular. Este novo, olhar do close-up em como as máquinas moleculars funcionam, e em como são afectadas por agentes terapêuticos deve abrir a porta para melhorar oportunidades na descoberta da droga.”

Este trabalho foi financiado pelo Instituto Nacional dos E.U. de Ciências Médicas Gerais e do Trust de Beneficência de Alice Baumfalk.

os Co-Pesquisadores incluem o pesquisador James B. Munro assim como Roger B. Altman e Nathan O'Connor do chumbo -- todo o Departamento da Biologia da Fisiologia, da Biofísica e de Sistemas em Weill Cornell.

http://www.med.cornell.edu