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Encontrar derruba idéias longa realizada sobre como construir as proteínas de células

Escrevendo na edição 28 de maio de Cell, Johns Hopkins pesquisadores relatam que quatro componentes críticos da máquina de células de proteína-edifício não fazem o que os cientistas há muito assumido.

A máquina, chamada de ribossomo, é uma bola de RNA (o primo do DNA), circundado por proteínas. No centro da RNA, instruções genéticas são lidos, o bloco de construção direito proteína é adicionado em uma cadeia em crescimento, e no momento adequado a corrente é cortada e lançada.

Mas enquanto os pesquisadores há muito sabem que as proteínas constrói ribossomo, pouco se sabe sobre como exatamente ele adiciona-se às proteínas de crescimento e como ele libera o produto acabado.

Na busca por esses detalhes, os cientistas têm-se centrado em quatro blocos de construção RNA, ou nucleotídeos, nas profundezas da máquina que são idênticos em todas as espécies, de bactérias a seres humanos. Porque eles se sentam onde a cadeia de proteína é realmente construído, esses "universalmente conservada" nucleotídeos no ribossomo foram pensados ​​para ajudar nesse processo.

Inesperadamente, os pesquisadores da Johns Hopkins descobriram que estes quatro nucleotídeos não são importantes para a construção da proteína, mas sim ajudar a liberar o produto acabado. Em experimentos de laboratório, os pesquisadores descobriram que os ribossomos com esses pontos-chave mudou poderia colocar proteínas juntos, assim como os ribossomos normal, mas deixar de ir ao produto final muito mais lentamente.

"A maioria dos cientistas têm dito que esses quatro nucleotídeos deve ser crítica para a síntese da proteína em crescimento devido à sua localização, e esperava que os nossos estudos provam que seria para ser verdade", diz Rachel Green, Ph.D., professor associado de biologia molecular e da genética e do Howard Hughes Medical Institute associados. "Nós ficamos chocados que eles parecem jogar muito pouco ou nenhum papel na construção de proteínas, e ao invés normalmente a velocidade de liberação da proteína na hora certa.

"Nossa descoberta ressalta a idéia de que se você construir um sistema bem definido para estudar uma questão biológica, você poderá obter respostas que você não esperava", acrescenta Green.

Em vez de validar as idéias existentes sobre o papel desempenhado por estes nucleotídeos conservados, o trabalho dos pesquisadores sugere um modelo novo, diz Green. O ribossomo na verdade tem um outro conjunto de nucleotídeos evolutivamente inalterado, pouco mais longe de seu "fim do negócio." Verde e seus colegas acreditam que estes nucleotídeos são verdadeiramente responsáveis ​​por catalisar a construção da proteína, simplesmente adequadamente orientar o novo bloco de construção e da cadeia, uma idéia que eles estão testando agora.

Para o estudo atual, estudante Elaine Youngman primeiro criou 12 ribossomos mutantes - os 12 isolados alternativas alterado para o ribossomo natural. (Quatro blocos de construção de nucleotídeos são usados ​​para fazer RNA. Cada mutante teve um dos quatro nucleotídeos conservados substituído por um de seus três alternativas.)

Então Youngman testaram a habilidade de cada um dos ribossomos mutante purificada para adicionar uma molécula chamada puromicina em uma cadeia de proteína em crescimento. Puromicina parece e funciona como um bloco normal de proteínas edifício, ou de aminoácidos, prontos para a síntese protéica. No entanto, cada aminoácido normalmente utilizados pelo ribossomo tem uma identificação de RNA "tag", que puromicina quase inteiramente falta.

"Nós tínhamos a esperança de ver um dos mutantes realmente se destaca como sendo incapaz de fazer essa reação", diz Green. "Mas em vez disso, nenhum dos mutantes poderia fazê-lo de forma eficiente, que nos deixou coçando a cabeça."

Assim, os pesquisadores testaram a capacidade de os ribossomos 'para usar suas matérias-primas normais: real aminoácidos ligados à sua tag RNA correta. Para surpresa dos pesquisadores, os ribossomos mutante realizada perfeitamente.

"A principal diferença entre puromicina e os ácidos aminados reais usados ​​nesta reação é que não tem a tag puromicina RNA", diz Green. "Pesquisadores usam puromicina todo o tempo para estudar a função do ribossomo, por muitos motivos. Mas agora sabemos ribossomos nem sempre tratar esta molécula como fariam ácidos aminados reais."

Como resultado, diz ela, os cientistas devem avaliar cuidadosamente se o uso de puromicina poderia ter interpretação distorcida de seus experimentos.

Tag aminoácidos RNA, chamado RNA de transferência ou tRNA, o ribossomo ajudar a identificar o aminoácido correto para adicionar à proteína, uma vez que corresponde a si mesmo com as instruções genéticas (RNA mensageiro) do ribossomo é a leitura. Mas o tRNA também atua como um identificador para o ácido amino pequena: partes específicas do tRNA são "detidos" por outros nucleotídeos evolutivamente inalterada no ribossomo como o aminoácido é adicionado para a proteína. Pontos verdes que estes nucleotídeos posição bastante provável o aminoácido adequadamente para catalisar o que já é uma reação muito fácil.

Os cientistas foram financiados pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais e do Howard Hughes Medical Institute. Autores no papel são Bioquímica e Biologia Molecular estudante Youngman, Verde, técnico de laboratório Julie Brunelle e pós-graduação do estudante Anna Kochaniak, todos da Universidade Johns Hopkins.

http://www.hopkinsmedicine.org