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Los investigadores utilizan el RMN de magia-ángulo-giro para revelar la estructura de la proteína del Casquillo-Gly

Una celosía de los tubos minúsculos llamados los microtubules da a sus células su forma y también actúa como un carril de ferrocarril en el cual las proteínas esenciales viajen. Pero si hay una interferencia en la conexión entre el tren y el carril, las enfermedades pueden ocurrir.

En los procedimientos de la National Academy of Sciences, Tatyana Polenova, profesor de la química y de la bioquímica, y sus personas en la universidad de Delaware, así como Juan C. Williams, profesor adjunto en el instituto de investigación de Beckman de la ciudad de la esperanza en Duarte, California, revela por primera vez -- átomo por el átomo -- la estructura de una de estas proteínas limita a un microtubule.

La proteína del foco, Casquillo-Gly, cortocircuito para los “dominios proteína-glicocola-ricos citoesqueleto-asociados,” es un componente del dynactin, que ata con el dynein de la proteína del motor para mover los cargamentos de proteínas esenciales a lo largo de los carriles del microtubule. Las mutaciones en Casquillo-Gly se han conectado a las enfermedades neurológicas y a los desordenes tales como el síndrome de Perry y la distrofia muscular bulbar espinal distal.

El equipo de investigación utilizó la espectrometría de resonancia magnética nuclear de magia-ángulo-giro (RMN) en el departamento de la química y de la bioquímica en UD para revelar la estructura de la proteína del Casquillo-Gly montada en microtubules polimerizados. La proteína del Casquillo-Gly tiene 1.329 átomos, y cada dimero del tubulin, que es un bloque hueco para los microtubules, tiene casi 14.000 átomos.

“Éste es cualquier persona ha podido la primera vez conseguir una estructura de la atómico-resolución de cualquier proteína microtubule-asociada montada en microtubules polimerizados,” Polenova dice. “Con el magia-ángulo-giro del RMN, podemos observar en la estructura de esto y otros montajes de microtubules y de sus proteínas asociadas y ganar discernimientos críticos en su función y dinámicas, así como comenzamos a recolectar pistas en cuanto a cómo las mutaciones causan enfermedad.”

En esta técnica, una muestra se coloca en los RMN pequeños, tubo-como el rotor, que entonces se hace girar dentro del imán del RMN en ángulo de 54,74 grados -- llamó el “ángulo mágico” porque suprime los átomos de obrar recíprocamente magnético.

El resultado es una huella dactilar de alta resolución de la proteína, un gráfico de centenares de picos que representan las frecuencias de dos o más átomos que obran recíprocamente. Estos datos entonces se utilizan para calcular las estructuras tridimensionales.

Las estructuras tridimensionales del Casquillo-Gly, que muestran la ordenación espacial de átomos en la molécula de proteína, son diferentes entre el estado libre de la proteína y su estado encuadernado al microtubule. Estas estructuras revelan cómo la proteína obra recíprocamente con los microtubules, predominante con sus regiones del rizo, que adoptan conformaciones específicas sobre atar.

Sin embargo, las estructuras estáticas del Casquillo-Gly no cuentan el toda la historia sobre la proteína.

“Apenas pues nos estamos moviendo siempre las armas y los tramos alrededor, las proteínas son muy dinámicas. Todavía no se ponen de pie,” Polenova dice. “Estos movimientos son esenciales para su función biológica, y la espectroscopia del RMN es la única técnica que puede registrar tales movimientos, con la resolución atómica, en una variedad escala de tiempo, a partir de picosegundos escala de tiempo arbitrariamente larga -- segundos, días, semanas -- para ayudarnos a entender la función de la proteína. Sabemos de nuestros estudios anteriores que el Casquillo-Gly es dinámico en calendarios de nano a los milisegundos, y esta movilidad es esencial para que la capacidad de la proteína obre recíprocamente con los microtubules y con múltiplo otros socios del atascamiento.”

La investigación, que ha estado en curso desde 2008 cuando los primeros conjuntos de datos cerco, requirió el revelado de los nuevos protocolos para preparar las muestras, los nuevos experimentos del RMN para recopilar la diversa información sobre la estructura y la dinámica, y nuevos protocolos para el análisis de datos.

En el futuro, Polenova y sus personas preven usando el RMN conjuntamente con la microscopia del cryo-electrón, en la cual las muestras se estudian en extremadamente - las bajas temperaturas, típicamente abajo de 200 grados de Fahrenheit, para observar sistemas aún más complejos en una forma altamente preservada.

Source:

University of Delaware