第一時間實時觀察內部核糖體的分子相互作用

核糖體是在細胞內的一種蛋白的工廠，因此長期以來一直為藥物發現的主要目標。現在，由一個團隊的技術進步威爾康乃爾醫學院，已作好準備，徹底改變該領域的研究。

這是第一次，科學家已經開發出一種在分子水平上，內支撐對蛋白質合成的核糖體的關鍵結構過程的實時電影的觀測手段。他們能夠做到的方式，應該有一天允許抑制核糖體的新型藥物的篩選，或改善現有的抗生素，有時有毒。

研究的資深作者斯科特博士布蘭查德，助理教授說：“這確實是我們希望我們能夠實現的原則證明 - 我們可以在一個非常強大的和高通量的方式使這些類型的測量，威爾康乃爾醫學院生理學和生物物理學。

他的研究小組發表了他們的研究成果，在分子細胞。

核糖體是由約 60家不同的分子。這些分子一起工作以複雜的方式，使用RNA中發現生產出的蛋白質，細胞需要的生活和成長的指示。

在藥物開發的世界，這是高估了核糖體的重要性 - 例如，超過一半今天的抗生素的目標這個關鍵的蜂窩機器。

，“布蘭查德博士解釋說：”在信使RNA的形式核糖體的遺傳指令。 “這些基因指令翻譯成蛋白質的過程中涉及的轉運 RNA（tRNA）的核糖體 RNA分子的選擇。”

這個選擇過程中是決定性的因素，與他們的最終產品的蛋白質的基因序列。

然而，科學家多年，什麼了解核糖體的活動 - 以及如何藥物可能會影響它 - 一直猜測，因為它已經幾乎不可能在這個微小的結構，以查看的分子活動的第一手資料。

但布蘭查德博士的工作已經取得了突破：在顯微鏡的尖端技術被稱為單分子熒光共振能量轉移（smFRET），它使用一種全新的方式建立長期技術。

“使用這項技術，我們能夠收集到的光的光子同時從許多單個分子的，”他說。 “這個信息報告一個生物分子的位置，它與其它分子和分子本身微小的議案的相互作用。這項技術之前，調查的分子過程是像試圖找出如何車看在高速公路上從一個衛星高可達交通工作在空間上，現在，如果我們能夠能夠直接檢查個別車。其實，無論是重要的，但這一新的視角應該去努力改善我們了解如何將這些機器操作很長的路要走。“

一個分子的觀測時間是精細的，當然，但有效的藥物發現需要十萬甚至上千種化合物在“高通量”的方式進行快速分析。

布蘭查德博士的研究小組在他們的最新研究，使用smFRET跟踪tRNA的陣地內的核糖體深亞納米運動（這是一個約百萬分之一英寸的距離變化）。

“我們觀察到核糖體的三個離散的tRNA配置interconvert 100毫秒時間尺度上，包括一個中間的”混合型“配置，從來沒有人有證據前，”研究者說。

科學家的能力，使近實時測量核糖體的結構的變化，在功能，可研究的最大成就。

“您不僅可以使核糖體的結構極其敏感的測量隨著時間的推移，你也可以配體，包括抗生素檢測系統如何變化，”布蘭查德博士說。這些測量應能夠在一種高通量的方式進行，他指出。

“布蘭查德博士補充說：”我們的下一步是看具體的藥物如何影響核糖體內部的動態過程，。 “我們猜測，毒品的活動，阻止正常的核糖體的功能可以被測量如何，他們改變抑揚頓挫的分子結構事件檢測作為我的研究生顧問創造了它，它像一個分子心電圖的。這種新的，如何近距離看分子機器的工作，以及如何他們的治療藥物的影響應敞開大門，在藥物發現更好的機會。“

這項工作是由美國國立普通醫學科學研究所和愛麗絲 Baumfalk慈善信託基金資助。

合作研究者包括首席研究員詹姆斯B.蒙羅以及羅傑 B.奧特曼和彌敦道奧康納 - 所有的生理學，生物物理學和系統生物學在康奈爾系。

http://www.med.cornell.edu