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Os cientistas do laboratório de Berkeley revelam como proteína-fazer a máquina se dobra sem quebrar

Soa como a campanha publicitária de um infomercial tardio: Pode torcer e dobrar-se sem quebrar! E a espera, lá é mais: Poderia um dia ajudá-lo a afastar fora a doença!

Mas neste caso é verdadeiro, agradecimentos aos cientistas de diversas instituições que incluem o Ministério de E.U. do laboratório nacional do Lawrence Berkeley da Energia. Derivaram estruturas da definição da atômico-escala da máquina defactura da pilha, o ribosome, nas fases chaves de seu trabalho.

As estruturas, desenvolvidas primeiramente na fonte luminosa avançada do laboratório de Berkeley, revelam que a capacidade do ribosome para girar uma quantidade incrível sem cair distante é devido ao springiness nunca-antes-visto dos widgets moleculars que o mantêm unido.

As estruturas igualmente fornecem um mapa do átomo-por-átomo do ribosome quando é girado inteiramente durante a fase final de síntese da proteína. Muitos antibióticos visam os ribosomes de micróbios decausa precisamente nesta fase. As estruturas de alta resolução poderiam permitir que os cientistas desenvolvam os antibióticos que melhor alvo este salto de Achilles celular, talvez conduzindo às drogas que são menos suscetíveis à resistência.

As “peças do ribosome são muito mais flexíveis do que nós pensamos previamente. Além, agora que nós temos uma estrutura ribosomal inteiramente girada, os cientistas podem poder desenvolver os antibióticos novos que não são como sensíveis às mutações ribosomal. Isto poderia ajudar a abrandar o problema enorme da resistência do multidrug,” diz Jamie Cate, um cientista do pessoal na divisão física das ciências biológicas do laboratório de Berkeley e um professor adjunto da bioquímica, da biologia molecular, e da química na Universidade da California em Berkeley.

Cate conduziu a pesquisa com uma equipe que incluísse cientistas da Universidade de Cornell e do Duke University. Sua pesquisa é publicada na introdução do 20 de maio da ciência do jornal.

O ribosome funciona como uma cadeia de fabricação da proteína. Sua subunidade menor move-se ao longo do RNA de mensageiro, que contribui a informação genética do ADN da pilha. A subunidade menor igualmente liga para transferir o RNA, que conectam o código genético em uma extremidade com os ácidos aminados na outro. Os ácidos aminados são costurados junto em proteínas pela subunidade maior, que igualmente liga ao RNA de transferência. Desta maneira, as duas subunidades ribosomal vêm junto criar as proteínas que conduzem o levantamento pesado nas pilhas de todas as coisas vivas, das bactérias às árvores aos seres humanos.

Os cientistas usaram a microscopia de elétron da bioquímica e da baixo-definição para traçar muita das mudanças estruturais do ribosome durante todo seu ciclo defactura. Mas feche etapas permaneceu obscuro, como a catraca-como o movimento da subunidade ribosomal pequena relativo à grande subunidade como se move em um sentido ao longo do RNA de mensageiro para fazer uma proteína. Estas peças giram relativo a outras, mas os cientistas não souberam como este movimento de torção em grande escala trabalhou no detalhe molecular - ou porque não puxou simplesmente o ribosome inteiro distante.

Para encontrar, os cientistas giraram para a fonte luminosa avançada, um synchrotron situado no laboratório de Berkeley que gera raios X intensos para sondar as propriedades fundamentais das moléculas. Usando o beamline 8.3.1 e os beamlines das SIBILAS, determinaram a estrutura dos ribosomes de Escherichia Coli em dois estados chaves pela primeira vez em uma definição da atômico-escala. No primeiro estado, o RNA de transferência é limitado às duas subunidades em uma configuração que ocorra após o ribosome faça e libere uma proteína. No segundo estado, as subunidades do ribosome são giradas inteiramente, que ocorre quando as subunidades são recicl e se aprontam para fazer uma outra proteína. Os cientistas usaram o cristalografia do raio X para reunir estas estruturas em uma definição de aproximadamente 3,2 - os ngstroms (um - ngstrom são uns dez-bilionésimos de um medidor, sobre o raio dos átomos os menores).

As estruturas resultantes, que são duas a três imagens do que precedentes mais de alta resolução das épocas do ribosome nestes estados, capturam os interno-funcionamentos do ribosome como nunca antes. Revelam que a máquina do ribosome contem as molas de compressão da molecular-escala e as molas de torsão feitas do RNA. Estas molas moleculars mantêm as subunidades do ribosome tethered junto mesmo enquanto giram no que diz respeito a se.

“Esta é primeira vez onde nós vimos o ribosome no valor-limite deste movimento nesta definição,” diz Cate. “E a pergunta é, quando você tem estes movimentos grandes, porque o ribosome não cai distante. Nós encontramos que o ribosome tem as molas do RNA que ajustam sua forma e permitem que fique junto durante estes movimentos em grande escala.”

As estruturas igualmente fornecem uma maneira nova de competir na raça de braços entre antibióticos e os micróbios que são projectadas bater para fora.

“O ribosome é um dos alvos principais dos antibióticos, e nós identificamos os elementos de sua rotação que podem ser visados por antibióticos novos ou alterados,” dizemos Cate. “Este tipo da precisão podia ser especialmente poderoso na idade da medicina personalizada. Os cientistas poderiam figurar para fora a nível genético porque alguém não está respondendo a um antibiótico, e então possivelmente comutar a um antibiótico mais eficaz esse melhores alvos o micróbio que está causando sua doença.”