Les structures cristallines des protéines fluorescentes principales « allument » des molécules en cellules

Les scientifiques à l'université d'Albert Einstein du médicament de l'université de Yeshiva ont déterminé les structures cristallines de deux protéines fluorescentes principales - un bleu, un rouge - utilisées « allument » des molécules en cellules.

Cela trouvant leur a permis de proposer un mécanisme chimique par lequel la couleur rouge en protéines fluorescentes est formée du bleu. Avec cette information, les chercheurs ont maintenant le premier calendrier de lancement qu'il faut que les protéines fluorescentes neuves et différemment colorées rationnellement de modèle illuminent les structures et les procédés en cellules vivantes. De telles sondes colorées pourraient fournir un hublot, par exemple, dans la façon dont les procédés biologiques en cellules normales diffèrent de ceux en cellules cancéreuses. Leur étude apparaît dans l'édition en ligne du 22 avril de la chimie et de la biologie, une publication dans la presse de cellules.

Cette avance augmentera la révolution de représentation qui a commencé par une protéine trouvée dans les méduses. En 1992, chercheurs rapportés que le gène pour la protéine fluorescente verte (GFP) pourrait être protégé par fusible à n'importe quel gène dans une cellule vivante. Quand le gène visé est exprimé, une « protéine de fusion » (comprenant la protéine du gène visé plus le GFP) est formée. Cette protéine de fusion montre la fluorescence vert clair une fois exposée à la lumière bleue.

Grâce au GFP, scientifiques a eu un accès sans précédent de offre de sonde verte de représentation au fonctionnement interne des cellules vivantes. Elle pouvait utiliser les microscopes (optiques) légers à haute résolution pour observer que l'activation des gènes d'intérêt et pour mesurer et suivre neuf a exprimé des protéines comme elles remplissent leurs fonctionnements en cellules vivantes. Le prix 2008 Nobel en chimie a été attribué à trois scientifiques de non-Einstein pour leurs découvertes liées à la GFP.

Beaucoup plus de protéines fluorescentes de couleurs variées plus tard ont été trouvées dans d'autres organismes marins tels que des coraux. Mais la nature moléculaire de ces couleurs est demeurée un mystère, gênant le développement des sondes neuves de représentation. Les scientifiques recherchant les sondes fluorescentes neuves ont dû protéger par fusible la première fois les gènes pour les protéines fluorescentes connues aux bactéries ; alors ils ont exposé des millions de ces micros-organismes à la radiothérapie, dans l'espoir de produire les mutations génétiques faites au hasard qui mènent aux protéines fluorescentes neuves et utiles. La découverte par des chercheurs d'Einstein permettra aux protéines fluorescentes d'être produites d'une voie beaucoup plus systématique et plus rationnelle.

« Connaissant les structures moléculaires des chromophores - la partie de molécules de protéine fluorescentes qui leur donne leur couleur - nous pouvons maintenant faire le modèle basé sur hypothèse des sondes neuves, au lieu de compter sur des mutations faites au hasard, » dit l'investigateur principal Vladislav Verkhusha, Ph.D., professeur agrégé de l'anatomie et la biologie structurelle et membre du centre de Gruss Lipper Biophotonics chez Einstein.

« En d'autres termes, » dit M. Verkhusha, « si nous changeons maintenant ceci ou cette molécule de protéine fluorescente d'une certaine voie, nous peut prévoir que la modification fournira une protéine neuve qui a une couleur fluorescente particulière ou toute autre propriété que nous sommes intéressés dedans. » Utilisant cette information neuve, le laboratoire de M. Verkhusha's a déjà conçu un grand choix de protéines fluorescentes neuves qui peuvent rougeoyer en couleurs s'échelonnant de bleu à loin-rouge.

Puisque les chercheurs peuvent maintenant suivre seulement les deux ou trois protéines à la fois, une palette fluorescente augmentée de protéine serait une grande aide. « Pour comprendre beaucoup de fonctions cellulaires, vous voudriez suivre des douzaines de différentes protéines, ainsi plus que nous pouvons développer couleurs, plus le meilleur, » dit le co-auteur Steven C. Almo, Ph.D., professeur d'étude des biochimies et de la physiologie et de la biophysique chez Einstein. Il est un expert en matière de cristallographie de rayon X, une méthode qui détermine l'agencement des atomes dans une protéine en frappant le cristal de protéine avec un faisceau des rayons de x.

Les découvertes rapportées en produit chimique et papier de biologie ont résulté d'un effort de recherche multidisciplinaire concernant Structural Biology Center d'Einstein (où des études de cristallographie de rayon X sont effectuées) et son centre de Gruss Lipper Biophotonics (qui développe des techniques avancées de microscopie pour étudier des problèmes biologiques liés à la maladie humaine).

Le laboratoire de M. Verkhusha's a également développé les protéines fluorescentes rouges neuves qui sont photoactivatable, signifiant qu'elles peuvent être allumées de l'obscurité à la condition fluorescente utilisant une impulsion de la lumière courte. Avec ces sondes polyvalentes, les chercheurs peuvent employer la microscopie à fluorescence en temps réel de superbe-définition pour saisir des images aussi petites que 15 à 20 nanomètres (l'écaille des molécules uniques) en cellules vivantes. Avant que de telles sondes aient été procurables, la microscopie à fluorescence de superbe-définition pourrait être faite seulement en cellules non-vivantes.

Récent, une de sondes photoactivatable de M. Verkhusha's a permis à des scientifiques d'Einstein de voir différentes cellules de cancer du sein pendant plusieurs jours à la fois pour obtenir des analyses neuves dans la métastase, le procédé par lequel les cellules tumorales se sont écartées à d'autres parties du fuselage. La « cartographie du destin des cellules tumorales dans différentes régions d'une tumeur n'était pas possible avant le développement de la technologie photoswitching, » explique John S. Condeelis, Ph.D., co-président et professeur de l'anatomie et la biologie structurelle, codirecteurs du centre de Gruss Lipper Biophotonics, et la Judith et le Burton P. Resnick Chair dans la recherche de translation.

Université d'Albert Einstein de SOURCE de médicament d'université de Yeshiva