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Os pesquisadores usam o mágica-ângulo-giro NMR para revelar a estrutura da proteína do Tampão-Gly

Uma treliça das câmaras de ar minúsculas chamadas microtubules dá a suas pilhas sua forma e igualmente actua como uma trilha de caminho de ferro em que as proteínas essenciais viajem. Mas se há um pulso aleatório na conexão entre o comboio e a trilha, as doenças podem ocorrer.

Nas continuações da Academia Nacional das Ciências, Tatyana Polenova, professor da química e da bioquímica, e sua equipe na universidade de Delaware, junto com John C. Williams, professor adjunto no instituto de investigação de Beckman da cidade da esperança em Duarte, Califórnia, revela pela primeira vez -- átomo pelo átomo -- a estrutura de uma destas proteínas limita a um microtubule.

A proteína do foco, Tampão-Gly, curto para “domínios proteína-glicina-ricos cytoskeleton-associados,” é um componente do dynactin, que liga com o dynein da proteína do motor para mover cargas de proteínas essenciais ao longo das trilhas do microtubule. As mutações no Tampão-Gly foram ligadas a doenças neurológicas e a desordens como a síndrome de Perry e a distrofia muscular bolbosa espinal longe do ponto de origem.

A equipa de investigação usou a espectrometria degiro da ressonância magnética nuclear (NMR) no departamento de química e de bioquímica em UD para revelar a estrutura da proteína do Tampão-Gly montada em microtubules polimerizados. A proteína do Tampão-Gly tem 1.329 átomos, e cada dímero do tubulin, que é um bloco de apartamentos para microtubules, tem quase 14.000 átomos.

“Este é qualquer um tem podido a primeira vez obter uma estrutura da atômico-definição de toda a proteína microtubule-associada montada em microtubules polimerizados,” Polenova diz. “Com o mágica-ângulo-giro NMR, nós podemos olhar na estrutura deste e em outros conjuntos dos microtubules e de suas proteínas associadas e ganhar introspecções críticas em suas função e dinâmica, assim como começamos a recolher indícios a respeito de como as mutações causam a doença.”

Nesta técnica, uma amostra é colocada no pequeno NMR, câmara de ar-como o rotor, que é girado então dentro do ímã NMR em um ângulo de 54,74 graus -- chamou “o ângulo mágico” porque suprime os átomos da interacção magnètica.

O resultado é uma impressão digital de alta resolução da proteína, um gráfico das centenas de picos que representam as freqüências de dois ou mais átomos de interacção. Estes dados são usados então para calcular as estruturas 3-D.

As estruturas 3-D do Tampão-Gly, que mostram o regime espacial dos átomos na molécula de proteína, são diferentes entre o estado livre da proteína e seu estado encadernado ao microtubule. Estas estruturas revelam como a proteína interage com os microtubules, predominante com suas regiões do laço, que adotam conformações específicas em cima da ligação.

Contudo, as estruturas estáticas do Tampão-Gly não dizem a toda a história sobre a proteína.

“Apenas porque nós estamos movendo sempre nossos braços e pés aproximadamente, as proteínas são muito dinâmicas. Não estão ainda,” Polenova diz. “Estes movimentos são essenciais a sua função biológica, e a espectroscopia NMR é a única técnica que pode gravar tais movimentos, com definição atômica, em uma variedade de escalas de tempo, dos picosegundos arbitrariamente às escalas de muitos tempos -- segundos, dias, semanas -- para ajudar-nos a compreender a função da proteína. Nós sabemos de nossos estudos prévios que o Tampão-Gly é dinâmico em calendários de nano aos milissegundos, e esta mobilidade é essencial para que a capacidade da proteína interaja com os microtubules e com o múltiplo outros sócios do emperramento.”

A pesquisa, que foi em curso desde 2008 quando as primeiras séries de dados foram recolhidas, exigiu a revelação de protocolos novos preparando as amostras, as experiências NMR novas para recolher a vária informação na estrutura e a dinâmica, e protocolos novos para a análise de dados.

No futuro, Polenova e sua equipe prevêem a utilização NMR em combinação com a microscopia do cryo-elétron, em que as amostras são estudadas em extremamente - baixas temperaturas, tipicamente abaixo de 200 graus de Fahrenheit, para olhar sistemas ainda mais complexos em um formulário altamente preservado.

Source:

University of Delaware