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Los científicos del laboratorio de Berkeley revelan cómo la proteína-fabricación de la máquina dobla sin la fractura

Suena como bombo de un publirreportaje de última hora: ¡Puede torcerse y doblar sin la fractura! Y la espera, allí es más: ¡Podría ayudarle algún día a mantener lejos enfermedad!

Pero en este caso es verdad, los gracias a los científicos de varias instituciones incluyendo el Ministerio de los E.E.U.U. de laboratorio nacional de Lorenzo Berkeley de la Energía. Derivaron las estructuras de la resolución de la atómico-escala de la máquina de proteína-fabricación de la célula, el ribosoma, en los escenarios dominantes de su trabajo.

Las estructuras, desarrolladas sobre todo en la fuente de luz avance del laboratorio de Berkeley, revelan que la capacidad del ribosoma de girar una cantidad increíble sin deshacerse es debido a la elasticidad nunca-antes-vista de los aparatos moleculares que la llevan a cabo junta.

Las estructuras también ofrecen un mapa del átomo-por-átomo del ribosoma cuando se gira completo durante la fase final de la síntesis de la proteína. Muchos antibióticos apuntan los ribosomas de microbios enfermedad-que causan en exacto este escenario. Las estructuras de alta resolución podrían permitir que los científicos desarrollen los antibióticos que un mejor objetivo el este talón de Aquiles celular, quizás llevando a las drogas que son menos susceptibles a la resistencia.

Las “piezas del ribosoma son mucho más flexibles que pensamos previamente. Además, ahora que tenemos una estructura ribosomal completo girada, los científicos pueden poder desarrollar los nuevos antibióticos que no están como sensibles a las mutaciones ribosomal. Esto podría ayudar a atenuar el problema enorme de la resistencia del multidrug,” dice a Jamie Cate, científico del estado mayor en la división física de las ciencia biológicas del laboratorio de Berkeley y profesor adjunto de la bioquímica, de la biología molecular, y de la química en la Universidad de California en Berkeley.

Cate conducto la investigación con las personas que incluyen a científicos de la Universidad Cornell y de Duke University. Su investigación se publica en la aplicación del 20 de mayo la ciencia del gorrón.

El ribosoma funciona como una planta de fabricación de la proteína. Su subunidad más pequeña se mueve a lo largo del ARN de mensajero, que contribuye la información genética de la DNA de la célula. La subunidad más pequeña también ata para transferir el ARN, que conectan la clave genética en un extremo con aminoácidos en el otro. Los aminoácidos son cosidos juntos en las proteínas por la subunidad más grande, que también ata al ARN de la transferencia. De esta manera, las dos subunidades ribosomal vienen juntas crear las proteínas que conducto levantar pesado en las células de todas las cosas vivas, de bacterias a los árboles a los seres humanos.

Los científicos han utilizado microscopia electrónica de la bioquímica y de la inferior-resolución para correlacionar mucho de los cambios estructurales del ribosoma en su ciclo de proteína-fabricación. Pero enchaviete los pasos seguía siendo no entendible, por ejemplo a trinquete-como el movimiento de la pequeña subunidad ribosomal en relación con la subunidad grande como se mueve en una dirección a lo largo del ARN de mensajero para hacer una proteína. Estas piezas giran en relación con otras, pero los científicos no sabían cómo este movimiento que se torcía en grande trabajó en detalle molecular - o porqué no torció simple el ribosoma entero aparte.

Para descubrir, los científicos giraron a la fuente de luz avanzada, un sincrotrón situado en el laboratorio de Berkeley que genera radiografías intensas para sondar las propiedades fundamentales de moléculas. Usando el beamline 8.3.1 y los beamlines de las SIBILAS, determinaron la estructura de los ribosomas de Escherichia Coli en dos estados dominantes por primera vez en una resolución de la atómico-escala. En el primer estado, el ARN de la transferencia está limitado a las dos subunidades en una configuración que ocurra después del ribosoma ha hecho y ha liberado una proteína. En el segundo estado, las subunidades del ribosoma se giran completo, que ocurre cuando las subunidades se reciclan y alistan para hacer otra proteína. Los científicos utilizaron la cristalografía de la radiografía para juntar estas estructuras en una resolución de aproximadamente 3,2 - los ngstroms (uno - ngstrom son diez-milmillonésimas de un contador, sobre el radio de los átomos más pequeños).

Las estructuras resultantes, que son dos a tres imágenes que anteriores más de alta resolución de las épocas del ribosoma en estos estados, capturan los interno-funcionamientos del ribosoma como nunca antes. Revelan que la máquina del ribosoma contiene los resortes de presión de la molecular-escala y los muelles de torsión hechos del ARN. Estos muelles moleculares mantienen las subunidades del ribosoma atadas juntas incluso durante giran en cuanto a uno a.

“Ésta es primera vez que hemos visto el ribosoma en la punto final de este movimiento en esta resolución,” dice Cate. “Y la pregunta es, cuando usted tiene estos movimientos grandes, porqué no se deshace el ribosoma. Encontramos que el ribosoma tiene muelles del ARN que ajusten su forma y permitan que tirante juntos durante estos movimientos en grande.”

Las estructuras también ofrecen una nueva manera de competir en la carrera de armamentos entre los antibióticos y los microbios que se diseñan para eliminar.

“El ribosoma es uno de los objetivos mayores de antibióticos, y hemos determinado los elementos de su rotación que se pueden apuntar por los antibióticos nuevos o modificados,” decimos Cate. “Esta clase de precisión podía ser especialmente potente en la edad del remedio personalizado. Los científicos podrían imaginar en un nivel genético porqué alguien no está respondiendo a un antibiótico, y después cambiar posiblemente a un antibiótico más efectivo ese mejores objetivos el microbio que está causando su enfermedad.”