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L'avance en actine de compréhension jette la lumière sur le fonctionnement de cellules

Une modification chimique minuscule sur une des protéines les plus abondantes et les plus importantes en cellules, actine, a longtemps été quelque peu mystérieuse, son fonctionnement pas entièrement compris, mais les scientifiques de l'École de Médecine de Perelman à l'Université de Pennsylvanie ont maintenant pris une étape importante vers éclaircir le mystère.

Les scientifiques, qui enregistrent leur découverte sur la modification goujon-de translation de l'actine dans des avances de la Science, croient leur lumière de cloches de découverte sur la construction de la durée--assimilé à comprendre comment une étoile est née ou à un trou noir est formé. Cette information principale peut potentiellement aviser la recherche dans une large gamme de maladies, y compris des syndromes de faiblesse musculaire et de déficit immunitaire provoqués par des défectuosités ou échec en actine.

actineCrédits d'image : DrimaFilm/Shutterstock.com

Les expositions de recherches comment l'actine est modifiée, et devraient accélérer davantage de recherche sur la façon dont l'actine fonctionne et est réglée en cellules. Les chercheurs utilisés radiographient la cristallographie et d'autres techniques avancées pour indiquer la structure d'atomique-écaille de l'actine pendant qu'elle est modifiée par une enzyme d'associé pendant la pièce d'assemblage d'un boîtier des atomes, appelée un groupe d'acétyle, au début du réseau des acides aminés qui forme la protéine.

La modification, acétylation appelée de N-terminal, peut se produire sur l'immense majorité de protéines humaines et est pensée pour avoir des rôles biologiques importants. Cependant, dans le cas d'actine ces fonctionnements n'ont pas été entièrement clairs.

Les découvertes illuminent également la biologie générale de l'acétylation de N-terminal. En fait, c'est la première fois que la structure d'atomique-écaille de n'importe quelle protéine pendant qu'elle est modifiée de cette manière a été déterminée.

« Ce sont des découvertes principales qui étendent notre compréhension de la façon dont l'actine fonctionne et aussi comment l'acétylation de N-terminal fonctionne, » ont dit l'étude l'auteur Roberto supérieur Dominguez, PhD, professeur présidentiel de William Maul Measey de la physiologie chez Penn.

L'importance de l'actine est soulignée par le fait qu'en cellules mammifères c'est la protéine la plus abondante dans le cytoplasme, l'espace en dehors du noyau. Elle est la plus connue pour former les filaments appelés de structures câble câble, qui composent une grande partie du « squelette » de support des cellules, et joue également des fonctions clé dans la division cellulaire et dans la capacité des cellules de déménager environ en tissus.

L'acétylation de N-terminal peut se produire sur l'actine, comme elle fait sur plus de 80 pour cent de protéines humaines, et semble aider à régler la capacité de l'actine de former des filaments. Cependant, les fonctionnements précis de cette modification n'ont jamais été clairs, et des scientifiques--une équipe a abouti par Dominguez et une équipe des collaborateurs à l'université de Bergen en Norvège a abouti par M. Thomas Arnesen--a découvert l'enzyme qui catalyse l'acétylation de N-terminal d'actine seulement en 2018.

Cette enzyme, NAA80, est l'une de sept enzymes qui exécutent l'acétylation de N-terminal sur les protéines humaines, mais elle est spéciale parce que cela fonctionne juste sur l'actine. Dans l'étude neuve, Dominguez et Arnesen et leurs collègues ont continué leur découverte de NAA80 en explorant comment elle agit sélecteur sur l'actine parmi des milliers d'autres protéines dans la cellule.

Une de leurs recherches de clés était que NAA80 n'identifie pas et n'acétyle pas l'actine quand la protéine est assemblée dans des filaments. Elle acétyle l'actine quand elle existe comme molécule indépendante, appelée un monomère.

Cependant, l'acétylation de N-terminal la plus efficace se produit quand l'actine est liée à un autre profilin appelé de protéine--un associé connu d'actine, et un qui sont attentivement impliqués dans la formation de l'actine des filaments et comme l'actine est également très abondant dans la cellule.

« C'était une surprise pour nous pour constater que cette protéine, NAA80, semble avoir évolué pour identifier pas seule l'actine mais le composé de profilin-actine, » Dominguez dit. « Il propose que le profilin ait un rôle en tant que « chaperon » qui permet à l'actine d'être N-terminally acétylé avant la formation de filament. »

L'équipe avait l'habitude la cristallographie de rayon X pour établir une image d'atomique-écaille de ce composé actin-profilin-NAA80 à trois voies. Il est la première fois que les scientifiques ont pu résoudre la structure atomique d'une N-acétyltransférase en plein pendant ajouter un groupe d'acétyle à une autre protéine.

L'accomplissement indiqué comment la structure spéciale de NAA80 lui permet particulièrement d'identifier et acétyler chacune des six variantes ou « isoforms » d'actine qui se produisent en cellules humaines--quoique le site sur la protéine où ces variantes d'actine diffèrent soit également le site que NAA80 acétyle.

Les caractéristiques structurelles et fonctionnelles que nous avons découvertes dans cette étude expliquent également comment NAA80 exécute l'acétylation de N-terminal seulement sur l'actine et pas sur d'autres protéines. »

Roberto Dominguez, professeur présidentiel de William Maul Measey de la physiologie chez Penn

L'étude représente une avance fondamentale dans la biologie cellulaire mais, généralement car les scientifiques développent une illustration plus détaillée des fonctionnements de l'actine et la dynamique en cellules, elles comprendra mieux les nombreux troubles dans lesquels ces fonctionnements et dynamique sont perturbés. Ceux-ci comprennent le muscle et la fonction cardiaque, le développement de tissu, et le mouvement de nombreux agents pathogènes et cellules cancéreuses pendant la métastase.

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