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Il motore della proteina di Kinesin muove il carico avanti e indietro all'interno delle celle ed aiuta le celle a dividersi oscillando come un movimento alternato

Il più piccolo motore della vita, una proteina che muove il carico avanti e indietro all'interno delle celle ed aiuta le celle a dividersi, fa così mediante l'oscillazione su e giù come un movimento alternato, secondo la ricerca condotta dagli scienziati al Dipartimento per l'energia di Stati Uniti il laboratorio nazionale e la Brandeis University del Lawrence Berkeley.

I ricercatori hanno creato le istantanee ad alta definizione di un motore della proteina, chiamate kinesin, poichè ha camminato lungo un microtubulo, che sono strutture a forma di metropolitana che formano lo scheletro delle cellule “.„ Il risultato è lo sguardo più vicino eppure ai mutamenti strutturali le proteine di kinesin subiscono mentre ferry le molecole all'interno delle celle.

“Vediamo per la prima volta come le parti mobili del atomico-disgaggio dei kinesin permettono che si tiri ed il suo carico lungo un microtubulo,„ diciamo Ken Downing, un biofisico con divisione di scienze biologiche del laboratorio di Berkeley. Ha condotto la ricerca con il collega postdottorale Charles Sindelar, ora alla Brandeis University.

“Abbiamo trovato che c'è un punto di articolazione, in cui i attaches del motore di kinesin al microtubulo, che agisce come un fulcro ed induce il kinesin ad oscillare su e giù come un movimento alternato mentre si muove lungo il microtubulo,„ aggiunge scolarsi.

La loro ricerca è riferita questa settimana nella prima edizione online degli atti dell'Accademia nazionale delle scienze.

L'occhiata mai vista di moto del movimento alternato dei kinesin offre le comprensioni chiave in uno dei trattamenti più fondamentali della vita. Rifornito da un composto energetico ha chiamato il trifosfato di adenosina, motore delle proteine di kinesin lungo i microtubuli come i treni su un binario ferroviario, rimorchiante il carico alle varie posizioni all'interno delle celle ed assistente nella divisione cellulare. I microtubuli sono un tessuto cilindrico delle proteine trovate in tutto le celle che serviscono da armatura cellulare.

Finora, gli scienziati non hanno avuti una chiara maschera di che cosa accade quando il trifosfato di adenosina lega con il kinesin e particolarmente come questo trattamento avvia i mutamenti strutturali in kinesin che azionano la proteina lungo i microtubuli.

Le immagini estremamente ad alta definizione della cristallografia dei motori di kinesin hanno permesso ai ricercatori di radunare la struttura tridimensionale della proteina. Ma queste immagini non rivelano come funziona.

“Il problema è che non è finché il motore della proteina non leghi ad un microtubulo che le riorganizzazioni strutturali accadono che permettono all'idrolisi del trifosfato di adenosina, il trattamento che trasferisce l'energia proveniente dal trifosfato di adenosina al kinesin,„ dice scolarsi.

Al kinesin di immagine in questa fase critica, scolarsi e Sindelar hanno girato in cryoelectron la microscopia, che è un tipo di microscopia elettronica in cui il campione è studiato ad estremamente - basse temperature. La tecnologia è usata dai biologi strutturali alle proteine di immagine e da altre molecole mentre compaiono nelle circostanze nell'ambiente, in questo caso una proteina di kinesin fissata ad un microtubulo.

La tecnica ha reso 8 - 9 istantanee di angstrom-risoluzione del motore di kinesin in quattro fasi del motociclo come si muove lungo un microtubulo. Un angstrom è one-ten il bilionesimo di un metro. Facendo uso di queste immagini come guida, i ricercatori poi “sono caduto„ ancora nelle immagini cristallografiche più di alta risoluzione delle componenti dei kinesin. Questo punto ha permesso loro di derivare dei i modelli strutturali livelli atomico del kinesin nell'atto.

“Collettivamente, questo lavoro fornisce una spiegazione molecolare dettagliata per il colpo di potenza microtubulo-fissato dei kinesin,„ dice scolarsi. “Cioè possiamo vederlo come funziona in realtà. Abbiamo esaminato il kinesin nelle fasi differenti ed abbiamo imparato che cause da muoversi da una conformazione verso un altro, che fosse come tira il carico lungo il microtubulo.„

Oltre più ulteriormente a delucidare un trattamento biologico chiave, la ricerca di Sindelar e scolarsi può informare lo sviluppo delle droghe di malattia-combattimento. Uno dei processi principali dei kinesin sta separando i cromosomi durante la divisione cellulare. Qualche cosa che blocchi questo trattamento piombo alla morte delle cellule, che è la base di parecchie terapie del cancro quale il taxol.

“Nuove visioni di come gli impianti di kinesin potrebbero permettere che gli scienziati sviluppino le droghe che mirano e bloccano ai movimenti particolari di kinesin,„ dice scolarsi.