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新发现的酶“广场舞”帮助生成DNA积木

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bt365手机的化学家可以陷阱,因为它成为活跃的可视化的酶 - 这可能会在未来药物开发援助的一个重要发展。

你如何捕获细胞的过程,在眨眼间蒸腾作用?在bt365手机,生物化学家已设计了一种方法来捕获和可视化,在它成为活跃的那一刻起至关重要的酶 - 告知药物开发和揭示生物系统如何存储和传输能量。

酶,核糖核苷酸还原酶(RNR),负责将RNA积木到DNA积木,以建立新的DNA链和维修旧的。 RNR是用于抗癌疗法,以及该治疗病毒疾病,如HIV / AIDS药物的靶。但几十年来,科学家们在努力确定酶是如何被激活,因为它如此之快。现在,对于第一次,研究人员已经在其活性状态捕集的酶和观察到的酶如何改变形状,使其两个亚单位更靠近在一起,并转移以产生构建模块的DNA装配所需要的能量。

这项研究之前,许多人认为RNR的两个亚基走到了一起,并配合完美的对称,就像一个钥匙插入锁。 “30年了,这就是我们认为,”说 凯瑟琳卓尔,化学和生物学的bt365手机教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。 “但现在,我们可以看到运动是更优雅。所述酶被实际执行“分子方块舞”,其中蛋白质钩到的不同部分和左右摆动其他部分。它真的很漂亮。”

卓尔和 乔安妮·斯塔贝,化学和生物学在bt365手机的名誉教授,是这项研究的主要作者,出现在杂志 科学 3月26日以前的研究生gyunghoon“肯尼”康博士'19是主要作者。

所有的蛋白质,包括RNR,是由已知为氨基酸的基本单位。十多年来,stubbe的实验室一直在试验替代RNR的天然氨基酸合成的。在此过程中,实验室意识到他们可以陷阱处于激活状态,并减缓其恢复到正常的酶。然而,它不是直到卓尔实验室获得了一个关键的技术进步访问 - 低温电子显微镜 - 他们可以从stubbe实验室捕捉这些“困”酶的高分辨率图像,并得到一探究竟。

“我们真的没有做过的事情,在我们积极地开始尝试做不可能的事一点任何低温电子显微镜:获得RNR的结构,它的工作状态,”卓尔说。 “我不能相信它的工作;我仍然捏自己。”

这些技术的组合允许团队以可视化的复杂的分子舞蹈,允许酶从一个亚基输送催化“火力”到下一个,以便产生DNA构建块。此火力从高反应性的未配对电子(自由基),其必须被小心地控制以防止对酶的损伤的。

根据卓尔,团队“想看看RNR怎么做玩火没有烫伤的等价物。”

第一作者康说减慢转移自由基使他们能够观察没有一个人完全能够看到前酶的组成部分。 “这项研究之前,我们就知道这种分子舞蹈是怎么回事,但我们从来没有看到运行中的舞蹈,”他说。 “但现在,我们有一个结构,在其活动状态RNR,我们对如何酶的不同组件移动和以远距离转移自由基相互作用的一个更好的主意。”

尽管这种分子舞蹈带来的亚单位一起,还有他们之间相当大的距离:激进必须经过自第一子单元的第二35-40埃。这个旅程是比一般的自由基转移更远约10倍,按德莱南。自由基然后必须行进回到其开始的地方,安全地储存,所有的第二的酶返回到它的正常构象前一小部分内。

因为RNR是药物治疗癌症和某些病毒的目标,知道它的活动状态结构可能有助于科学家设计出更有效的治疗。了解酶的激活状态还可以提供洞察像生物燃料应用生物电子传递。卓尔和炕希望他们的研究将鼓励其他人已经很难在过去的观察抓住稍纵即逝的细胞事件。

“我们可能需要重新评估数十年的过去的结果,”卓尔说。 “比它回答了这个研究可以打开更多的问题;它更是一个比年初结束的“。

这项研究是由美国国家卫生研究所,一个David H制作资助。科赫研究生奖学金,以及霍华德休斯医学研究所。