TSRI 開發複雜分子設備準確結構上的映射在細胞的

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

研究員導致的小組在 Scripps 研究所 (TSRI)使用先進的電子顯微鏡術技術確定第一準確結構上的映射轉接方,最大和多數複雜 「分子設備」之一在細胞。

轉接方為多數基因活動的管理規定是關鍵的并且從事在所有植物和動物細胞。 結構包括的映射其超過二十二唯一蛋白質亞單位表示在基本單元生物的重大的預付款,并且應該顯示介入轉接方的官能不良的健康狀況的清楚,從癌症到被繼承的發展紊亂。

查找展示多麼可以運用最近被開發的分子想像方法分析大和重要蛋白質複雜。

「能確定這些大分子設備如何查找,他們如何被組織,并且他們如何移動,為對在細胞的許多關鍵進程的更好的瞭解將是重要的」,由日記帳細胞高級作者說 TSRI 副教授弗朗西斯科 J. 阿斯圖裡亞斯,研究的,被發布在 2014年 6月 5日。

一個複雜設備

轉接方詳細映射來接近在複雜以後的 20 年首先是由斯坦福大學生物學家羅傑 Kornberg 和同事描述的。 Kornberg,實驗室成員當時包括阿斯圖裡亞斯,以後獲得了他的工作的一次諾貝爾獎在細胞基因副本機械。

此基因副本機械在生物演變執行其中一個最基本和定期功能,即在基因脫氧核糖核酸輸入的複製信息到可移植的核糖核酸 「抄本」 - 逗留和工作在細胞核的一些,而其他退出這個中堅力量和被轉換成蛋白質。

每個細胞有其基因副本活動的自己的模式,取決於轉接方扮演一個不可缺少的角色的一個管理系統。 巨大的轉接方複雜使副本系數和其他管理蛋白質影響實際上執行副本的核糖核酸聚合酶 II。

要精密地知道轉接方如何做其工作,科學家需要其結構一個準確三維設計,包括所有其亞單位蛋白質的地點,并且另外相應一致轉接方的說明可能採用影響副本機械的其他要素的之間交往。

然而,轉接方是極大的根據生物標準: 在酵母找到的這個版本有 25 個明顯的蛋白質亞單位,并且人力版本有 30。 它也是高度靈活的。 大號,高複雜和高靈活性的該組合做它高分辨率想像方法的一名可憐的候選人例如 X-射線結晶學或核磁反應分光學。

作為博士後在 20 世紀 90 年代的 Kornberg 實驗室,阿斯圖裡亞斯幫助了先驅使用 「唯一微粒」大 (EM)副本複雜想像的電子顯微鏡術例如轉接方。 單一微粒 EM 要求採取千位利息典型非常 「喧鬧的」圖像微粒的單獨 EM 圖像,或許也表示一個微粒用不同的取向和在一定數量不同的相應一致。 必須過濾和平均為所有這些數據減少噪聲和產生有用的三維照片。 在一個 1999 研究中在科學,阿斯圖裡亞斯和同事使用單一微粒 EM 的一份早期的表單確定充分的轉接方複雜的第一個概略的結構。

在從那以後這個十年和一半,阿斯圖裡亞斯的組繼續使用 EM 技術學習轉接方。 其他使用高分辨率技術學習複雜的各自的轉接方亞單位或部分。 然而,一張清楚和準確照片的全部的結構適應一起如何逃避直到現在。

啟用在其題頭的一個設計

要明顯地確定這個充分的結構,阿斯圖裡亞斯和他的同事通過導致高度轉接方這是洗淨的進程的一個標準酵母版本的純數量開始一個主要挑戰。 他們然後使用轉接方微粒的此收集記錄大致 85,000 個 EM 圖像,他們根據相應一致分類。 平均為這些產生最清楚的 3D 設計,轉接方結構,對大約 18 埃 (儀表的 1.8 billionths 的解決方法)。

使用各種各樣的生物化學的分析,包括看見被改變的 EM 形象,科學家如何的不同的蛋白質亞單位的減法能識別酵母轉接方的 25 蛋白質亞單位的準確的地點。

這導致轉接方的堅硬中間尾標結構老概略的設計的一個全面版本映射。 「在我們找出所有蛋白質亞單位後,我們意識到頂頭模塊是在轉接方頂部,作為有的不是底層是想法」,在阿斯圖裡亞斯實驗室一個博士後說 Kuang 列伊蔡,是這個研究的第一個作者。 「這些新的數據幫助我們有意義許多早先生物化學的觀察」。

其次阿斯圖裡亞斯和蔡與霍安實驗室合作了,并且羅恩 Conaway 霍安是校友在 Stowers 學院的另一 Kornberg 醫學研究對堪薩斯城。 Conaway 小組研究人力轉接方和現在提供的純範例 EM 想像的,以及對亞單位地點的生物化學的分析。

此工作表示人力轉接方共享同樣清楚的結構,暗示此結構在分隔酵母和人的十億年演變期間,至於大部分,被保存了。 「二轉接方基本上有相似的整體結構」,蔡說。

在這個研究的最後部分,阿斯圖裡亞斯和蔡使用新的結構上的數據顯示轉接方如何可能更改其相應一致,當一方面它與核糖核酸聚合酶配合另一方面和多種副本管理者。

「此研究產生我們轉接方結構的一張相當明確照片和不同的亞單位如何被組織,因此我們可能開始從事往一個基本解決方法設計」,阿斯圖裡亞斯說。 「我們也要更好知道轉接方如何與所有那些其他蛋白質配合實際上執行副本以一個調控的方式」。

除阿斯圖裡亞斯之外,蔡和霍安和羅恩 Conaway,這個研究的共同執筆者, 「亞單位結構和 Transcriptional 轉接方複雜的功能模件重新整理」,是 Chieri Tomomori 佐藤和 Shigeo 佐藤,也醫學研究 Stowers 學院。

這個研究被資助了一部分由國家衛生研究所 (授予 R01 GM67167, R01 GM41628) 和在更加巨大的堪薩斯城公共基礎的海倫納爾遜醫學研究資金。

來源 Scripps 研究所

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