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Les chercheurs emploient la magie-cornière-rotation RMN pour dévoiler la structure de la protéine de Capuchon-Gly

Un grillage des microtubules appelés de tubes minuscules donne à vos cellules leur forme et agit également comme une voie ferrée sur laquelle les protéines essentielles se déplacent. Mais s'il y a un problème dans le lien entre le train et la piste, les maladies peuvent se produire.

Dans les démarches de l'académie nationale des sciences, Tatyana Polenova, professeur de chimie et de biochimies, et son équipe à l'Université du Delaware, avec John C. Williams, professeur agrégé à l'institut de recherches de Beckman de la ville de l'espoir en Duarte, la Californie, indiquent pour la première fois -- atome par l'atome -- la structure d'une de ces protéines bondissent à un microtubule.

La protéine de l'orientation, le Capuchon-Gly, abréviation « les domaines riches en protéine cytosquelette-associés, » est une composante du dynactin, qui grippe avec le dynein de protéine de moteur pour déménager des cargaisons des protéines essentielles le long des pistes de microtubule. Des mutations dans le Capuchon-Gly ont été liées aux maladies neurologiques et à des troubles tels que le syndrome de Perry et la dystrophie musculaire bulbaire spinale distale.

L'équipe de recherche avait l'habitude la spectrométrie de magie-cornière-rotation de résonance magnétique nucléaire (RMN) au département de chimie et les biochimies à UD pour dévoiler la structure de la protéine de Capuchon-Gly assemblée sur les microtubules polymérisés. La protéine de Capuchon-Gly a 1.329 atomes, et chaque dimère de tubulin, qui est un synthon pour des microtubules, a presque 14.000 atomes.

« C'est la première fois n'importe qui a pu obtenir une structure d'atomique-définition de n'importe quelle protéine microtubule-associée assemblée sur les microtubules polymérisés, » Polenova dit. « Avec la magie-cornière-rotation RMN, nous pouvons examiner la structure de ceci et d'autres ensembles des microtubules et de leurs protéines associées et gagner des analyses critiques dans leur fonctionnement et dynamique, ainsi que commençons à recueillir des indices pour la façon dont les mutations entraînent la maladie. »

Dans cette technique, un échantillon est mis dans le petit, comme un tube rotor RMN, qui est alors tourné à l'intérieur de l'aimant RMN sous un angle de 54,74 degrés -- appelé « la cornière magique » parce qu'elle supprime les atomes de l'interaction par magnétisme.

Le résultat est une empreinte digital à haute résolution de protéine, un graphique des centaines de crêtes représentant les fréquences de deux atomes de interaction ou plus. Ces caractéristiques sont alors employées pour prévoir les structures à trois dimensions.

Les structures à trois dimensions du Capuchon-Gly, qui montrent l'agencement spatial des atomes dans la molécule de protéine, sont différentes entre la condition libre de la protéine et sa condition attachée au microtubule. Ces structures indiquent comment la protéine agit l'un sur l'autre avec des microtubules, principalement par ses régions de boucle, qui adoptent des conformations spécifiques lors de gripper.

Cependant, les structures statiques du Capuchon-Gly ne racontent pas l'histoire entière au sujet de la protéine.

« Juste car nous déménageons toujours nos armes et pattes environ, les protéines sont très dynamiques. Elles ne restent toujours pas, » Polenova dit. « Ces mouvements sont essentiels à leur rôle biologique, et la spectroscopie RMN est la seule technique qui peut enregistrer de tels mouvements, avec la définition atomique, sur un grand choix d'échelles de temps, des picosecondes aux échelles de temps arbitrairement longues -- en second lieu, jours, semaines -- pour nous aider à comprendre le fonctionnement de la protéine. Nous savons de nos études antérieures que le Capuchon-Gly est dynamique sur des calendriers de nano aux millisecondes, et cette mobilité est essentielle pour que la capacité de la protéine agisse l'un sur l'autre avec des microtubules et avec le multiple d'autres associés d'obligatoire. »

La recherche, qui a été actuelle depuis 2008 quand les premiers ensembles de données ont été rassemblés, a exigé le développement des protocoles neufs pour préparer les échantillons, les expériences RMN neuves pour recueillir des informations variées sur la structure et la dynamique, et protocoles neufs pour l'analyse de caractéristiques.

À l'avenir, Polenova et son équipe envisagent l'emploi RMN en combination avec la microscopie de cryo-électron, dans laquelle des échantillons sont étudiés à extrêmement - de basses températures, type en-dessous de 200 degrés de Fahrenheit, pour regarder les systèmes bien plus complexes sous une forme fortement préservée.

Source:

University of Delaware