TSRI 开发复杂分子设备准确结构上的映射在细胞的

Published on June 6, 2014 at 9:29 AM · No Comments

研究员导致的小组在 Scripps 研究所 (TSRI)使用先进的电子显微镜术技术确定第一准确结构上的映射转接方,最大和多数复杂 “分子设备”之一在细胞。

转接方为多数基因活动的管理规定是关键的并且从事在所有植物和动物细胞。 结构包括的映射其超过二十二唯一蛋白质亚单位表示在基本单元生物的重大的预付款,并且应该显示介入转接方的官能不良的健康状况的清楚,从癌症到被继承的发展紊乱。

查找展示多么可以运用最近被开发的分子想象方法分析大和重要蛋白质复杂。

“能确定这些大分子设备如何查找,他们如何被组织,并且他们如何移动,为对在细胞的许多关键进程的更好的了解将是重要的”,由日记帐细胞高级作者说 TSRI 副教授弗朗西斯科 J. 阿斯图里亚斯,研究的,被发布在 2014年 6月 5日。

一个复杂设备

转接方详细映射来接近在复杂以后的 20 年首先是由斯坦福大学生物学家罗杰 Kornberg 和同事描述的。 Kornberg,实验室成员当时包括阿斯图里亚斯,以后获得了他的工作的一次诺贝尔奖在细胞基因副本机械。

此基因副本机械在生物演变执行其中一个最基本和定期功能,即在基因脱氧核糖核酸输入的复制信息到可移植的核糖核酸 “抄本” - 逗留和工作在细胞核的一些,而其他退出这个中坚力量和被转换成蛋白质。

每个细胞有其基因副本活动的自己的模式,取决于转接方扮演一个不可缺少的角色的一个管理系统。 巨大的转接方复杂使副本系数和其他管理蛋白质影响实际上执行副本的核糖核酸聚合酶 II。

要精密地知道转接方如何做其工作,科学家需要其结构一个准确三维设计,包括所有其亚单位蛋白质的地点,并且另外相应一致转接方的说明可能采用影响副本机械的其他要素的之间交往。

然而,转接方是极大的根据生物标准: 在酵母找到的这个版本有 25 个明显的蛋白质亚单位,并且人力版本有 30。 它也是高度灵活的。 大号,高复杂和高灵活性的该组合做它高分辨率想象方法的一名可怜的候选人例如 X-射线结晶学或核磁反应分光学。

作为博士后在 20 世纪 90 年代的 Kornberg 实验室,阿斯图里亚斯帮助了先驱使用 “唯一微粒”大 (EM)副本复杂想象的电子显微镜术例如转接方。 单一微粒 EM 要求采取千位利息典型非常 “喧闹的”图象微粒的单独 EM 图象,或许也表示一个微粒用不同的取向和在一定数量不同的相应一致。 必须过滤和平均为所有这些数据减少噪声和产生有用的三维照片。 在一个 1999 研究中在科学,阿斯图里亚斯和同事使用单一微粒 EM 的一份早期的表单确定充分的转接方复杂的第一个概略的结构。

在从那以后这个十年和一半,阿斯图里亚斯的组继续使用 EM 技术学习转接方。 其他使用高分辨率技术学习复杂的各自的转接方亚单位或部分。 然而,一张清楚和准确照片的全部的结构适应一起如何逃避直到现在。

启用在其题头的一个设计

要明显地确定这个充分的结构,阿斯图里亚斯和他的同事通过导致高度转接方这是洗净的进程的一个标准酵母版本的纯数量开始一个主要挑战。 他们然后使用转接方微粒的此收集记录大致 85,000 个 EM 图象,他们根据相应一致分类。 平均为这些产生最清楚的 3D 设计,转接方结构,对大约 18 埃 (仪表的 1.8 billionths 的解决方法)。

使用各种各样的生物化学的分析,包括看见被改变的 EM 形象,科学家如何的不同的蛋白质亚单位的减法能识别酵母转接方的 25 蛋白质亚单位的准确的地点。

这导致转接方的坚硬中间尾标结构老概略的设计的一个全面版本映射。 “在我们找出所有蛋白质亚单位后,我们意识到顶头模块是在转接方顶部,作为有的不是底层是想法”,在阿斯图里亚斯实验室一个博士后说 Kuang 列伊蔡,是这个研究的第一个作者。 “这些新的数据帮助我们有意义许多早先生物化学的观察”。

其次阿斯图里亚斯和蔡与霍安实验室合作了,并且罗恩 Conaway 霍安是校友在 Stowers 学院的另一 Kornberg 医学研究对堪萨斯城。 Conaway 小组研究人力转接方和现在提供的纯范例 EM 想象的,以及对亚单位地点的生物化学的分析。

此工作表示人力转接方共享同样清楚的结构,暗示此结构在分隔酵母和人的十亿年演变期间,至于大部分,被保存了。 “二转接方基本上有相似的整体结构”,蔡说。

在这个研究的最后部分,阿斯图里亚斯和蔡使用新的结构上的数据显示转接方如何可能更改其相应一致,当一方面它与核糖核酸聚合酶配合另一方面和多种副本管理者。

“此研究产生我们转接方结构的一张相当明确照片和不同的亚单位如何被组织,因此我们可能开始从事往一个基本解决方法设计”,阿斯图里亚斯说。 “我们也要更好知道转接方如何与所有那些其他蛋白质配合实际上执行副本以一个调控的方式”。

除阿斯图里亚斯之外,蔡和霍安和罗恩 Conaway,这个研究的共同执笔者, “亚单位结构和 Transcriptional 转接方复杂的功能模件重新整理”,是 Chieri Tomomori 佐藤和 Shigeo 佐藤,也医学研究 Stowers 学院。

这个研究被资助了一部分由国家卫生研究所 (授予 R01 GM67167, R01 GM41628) 和在更加巨大的堪萨斯城公共基础的海伦纳尔逊医学研究资金。

来源 Scripps 研究所

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