As estruturas de cristal das proteínas fluorescentes chaves “iluminam acima” moléculas nas pilhas

Os cientistas na faculdade de Albert Einstein da medicina da universidade de Yeshiva determinaram as estruturas de cristal de duas proteínas fluorescentes chaves - um azul, um vermelho - usadas “iluminam acima” moléculas nas pilhas.

Isso que encontra permitiu que propor um mecanismo químico por que a cor vermelha em proteínas fluorescentes é formada do azul. Com esta informação, os pesquisadores têm agora o primeiro mapa rodoviário para as proteínas fluorescentes novas e diferentemente coloridas racional do projecto iluminarem as estruturas e os processos em pilhas vivas. Tais pontas de prova coloridas poderiam fornecer um indicador, por exemplo, em como os processos biológicos em pilhas normais diferem daqueles nas células cancerosas. Seu estudo aparece na edição em linha do 22 de abril da química & da biologia, uma publicação de imprensa da pilha.

Este avanço expandirá a revolução da imagem lactente que começou com uma proteína encontrada nas medusa. Em 1992, os pesquisadores relataram que o gene para a proteína fluorescente verde (GFP) poderia ser fundido a todo o gene em uma pilha viva. Quando o gene visado é expressado, da “uma proteína fusão” (que consiste na proteína do gene visado mais GFP) está formada. Esta proteína da fusão exibe a fluorescência verde-clara quando expor à luz azul.

Os agradecimentos a GFP, cientistas tiveram um acesso inaudito de oferecimento da ponta de prova verde da imagem lactente aos funcionamentos internos de pilhas vivas. Podiam usar microscópios (ópticos) leves de alta resolução para observar que a activação dos genes do interesse e para determinar recentemente e seguir expressou proteínas como executam suas funções em pilhas vivas. O prémio nobel 2008 na química foi concedido a três cientistas de não-Einstein para suas descobertas GFP-relacionadas.

Muito mais proteínas fluorescentes de várias cores foram encontradas mais tarde em outros organismos marinhos tais como corais. Mas a natureza molecular destas cores permaneceu um mistério, impedindo a revelação de pontas de prova novas da imagem lactente. Os cientistas que procuram pontas de prova fluorescentes novas primeiramente tiveram que fundir os genes para proteínas fluorescentes conhecidas às bactérias; então expor milhões destes micro-organismos à radiação, na esperança de produzir as mutações genéticas aleatórias que conduzem às proteínas fluorescentes novas e úteis. A descoberta por pesquisadores de Einstein permitirá que as proteínas fluorescentes sejam criadas em uma maneira muito mais sistemática e mais racional.

“Conhecendo as estruturas moleculars dos cromóforo - a parte de moléculas de proteína fluorescentes que lhes dá sua cor - nós podemos agora fazer o projecto hipótese-baseado de pontas de prova novas, em vez da confiança em mutações aleatórias,” diz o investigador principal Vladislav Verkhusha, Ph.D., professor adjunto da anatomia e biologia estrutural e membro do centro de Gruss Lipper Biophotonics em Einstein.

“Ou seja” diz o Dr. Verkhusha, “se nós mudamos agora este ou essa molécula de proteína fluorescente em uma determinada maneira, nós pode prever que a mudança renderá uma proteína nova que tenha uma cor fluorescente particular ou a outra propriedade que nós estamos interessados dentro.” Usando esta informação nova, o laboratório do Dr. Verkhusha tem projectado já uma variedade de proteínas fluorescentes novas que podem incandescer nas cores que variam de azul a distante-vermelho.

Desde que os pesquisadores podem agora seguir somente duas ou três proteínas em um momento, uma paleta fluorescente expandida da proteína seria uma ajuda grande. “Para compreender muitas funções celulares, você gostaria de seguir dúzias de proteínas diferentes, assim que mais cores que nós podemos desenvolver, o melhor,” diz o co-autor Steven C. Almo do estudo, Ph.D., professor da bioquímica e da fisiologia & da biofísica em Einstein. É um perito no cristalografia do raio X, um método que determine o regime dos átomos dentro de uma proteína golpeando o cristal da proteína com um feixe de raias de x.

Os resultados relatados no produto químico & papel da biologia resultaram de um esforço de pesquisa multidisciplinar que envolve Structural Biology Center de Einstein (onde os estudos do cristalografia do raio X são realizados) e seu centro de Gruss Lipper Biophotonics (que desenvolve técnicas avançadas da microscopia para estudar os problemas biológicos relativos à doença humana).

O laboratório do Dr. Verkhusha igualmente desenvolveu as proteínas fluorescentes vermelhas novas que são photoactivatable, significando que podem ser giradas sobre da obscuridade para o estado fluorescente usando um pulso de luz curto. Com estas pontas de prova versáteis, os pesquisadores podem usar a microscopia de fluorescência da super-definição do tempo real para capturar as imagens tão pequenas quanto 15 a 20 nanômetros (a escala de únicas moléculas) em pilhas vivas. Antes que tais pontas de prova estiveram disponíveis, a microscopia de fluorescência da super-definição poderia ser feita somente em pilhas devida.

Recentemente, uma de pontas de prova photoactivatable do Dr. Verkhusha permitiu que os cientistas de Einstein vissem pilhas de cancro da mama individuais por vários dias em um momento de obter introspecções novas na metástase, o processo por que as pilhas do tumor espalharam a outras partes do corpo. “Traçar o destino de pilhas do tumor em regiões diferentes de um tumor não era possível antes da revelação da tecnologia photoswitching,” explica John S. Condeelis, Ph.D., organizador e professor da anatomia e biologia estrutural, co-director do centro de Gruss Lipper Biophotonics, e Judith e Burton P. Resnick Cadeira na pesquisa Translational.

Faculdade de SOURCE Albert Einstein da medicina da universidade de Yeshiva