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A pesquisa da enzima do RNA pode conduzir às maneiras de monitorar o metabolismo gordo e pôde mesmo ajudar na busca para sinais de vida em Marte

A pesquisa visada amolando distante os funcionamentos de enzimas do RNA eventualmente pode conduzir às maneiras de monitorar o metabolismo gordo e pôde mesmo ajudar na busca para sinais de vida em Marte, de acordo com o pesquisador Nils Walter da Universidade do Michigan.

Seu o trabalho o mais atrasado foi publicado em linha nas continuações Academia Nacional das Ciências do 24 de junho.

Walter e associados no U-M e colega Xiaowei Zhuang e associados na Universidade de Harvard, técnicas do uso que permitem que estudem únicas moléculas de enzimas do RNA, igualmente conhecidas como ribozymes. Como as enzimas mais familiares da proteína, as enzimas do RNA aceleram reacções químicas dentro das pilhas. Os pesquisadores querem aprender como as mudanças em moléculas do ribozyme afectam sua actividade, ambos para compreender melhor como a evolução deu forma a ribozymes para realizar seus deveres e para encontrar maneiras das manipular para finalidades úteis.

Na pesquisa recente, o grupo de Walter combinou uma técnica chamada transferência de energia da ressonância da fluorescência da único-molécula (FRET) com as simulações matemáticas para estudar um ribozyme envolvido na réplica de um vírus decontaminação. Apenas porque uma enzima da proteína não é uma estrutura estática, um ribozyme igualmente deforma, dando um ciclo para a frente e para trás entre seu estojo compacto, formulário catalìtica activo e seu formulário inactivo, prolongado. a FRICÇÃO da Único-molécula permitiu que os pesquisadores directamente observassem e medissem como rapidamente o ribozyme comutou formulários e como estas taxas mudaram quando as várias partes da molécula foram alteradas.

Com a adição de simulações matemáticas, os pesquisadores igualmente poderiam investigar como as partes em mudança da molécula do ribozyme afectaram sua capacidade para catalisar reacções químicas. Foram surpreendidos encontrar que alterações que fizeram em qualquer lugar na molécula---mesmo longe do local onde a reacção química ocorre---afectou a taxa de catálise.

Isso é bem como o que é sabido para acontecer em enzimas da proteína, mas até aqui não havia nenhuma evidência que os ribozymes se comportaram similarmente, disse Walter, um professor adjunto do Dow Corning da química.

“Soube-se por um par anos agora que se você altera algo em uma enzima da proteína que você pensasse é consideravelmente longe do núcleo catalítico---onde a química está acontecendo realmente---você vê que a química está afectada directamente,” Walter disse. “Isto conduziu à ideia que há uma rede dos movimentos que fazem uma enzima da proteína actuar no conjunto. Nós estamos propor pela primeira vez que este igualmente aconteça com enzimas do RNA.”

Obtendo um aperto em como o trabalho dos ribozymes é importante para responder a perguntas fundamentais da biologia, Walter disse, mas o trabalho pode igualmente conduzir às aplicações práticas. Em particular, Walter e os colaboradores Robert T. Kennedy, o Hobart H. Willard professor da química e a farmacologia, e Jens-Cristão Meiners do U-M, professor adjunto da física e do assistente pesquisam o cientista, divisão de pesquisa da biofísica, estão explorando seu uso como biosensors. A ideia é girar selectivamente sobre uma molécula do ribozyme que catalise uma reacção para gerar um produto que desprenda um sinal fluorescente específico somente quando um tipo particular de molécula liga.

“Quando você pode fazer aquele no nível da único-molécula, como nós podemos fazer agora, a seguir você tem o biosensor possível o menor,” Walter disse. Tais sensores poderiam ser projectados detectar hormonas importantes como o leptin, que é envolvido no metabolismo gordo. Com tal ferramenta, “você poderia detectar como uma única pilha faz o leptin e pergunta quanto a pilha lhe faz quando o ambiente muda,” disse.

Em um outro projecto, financiado pela NASA, os pesquisadores esperam desenvolver um biosensor que poderia ser enviado a Marte à espião ao redor para ácidos aminados ou outros sinais que a vida pôde uma vez ter existido no planeta.

“Estes projectos estão ainda na fase da revelação,” Walter disse. “Mas a tecnologia que nós nos estamos tornando aqui para fazer algumas perguntas biológicas fundamentais ajudar-nos-á finalmente a aprender como projectar sensores biológicos com muitas aplicações potenciais.”