Elucidating ساز نور-محور پمپ سدیم

محققان در قرارداد PSI موفق شده اند برای اولین بار در ضبط در عمل نور-محور پمپ سدیم از سلول های باکتریایی. یافته های وعده پیشرفت در توسعه روش های جدید در نوروبیولوژی. محققان با استفاده از X-ray جدید ليزر الکترون آزاد SwissFEL برای تحقیقات خود را. آنها یافته های خود را امروز در مجله طبیعت.

سدیم است که مندرج در جدول عادی نمک نقش اساسی در فرآیندهای حیاتی ترین سلول های بیولوژیکی. بسیاری از سلول های ایجاد یک گرادیان غلظت بین فضای داخلی و محیط زیست است. برای این منظور پمپ های خاص در غشای سلولی حمل و نقل سدیم را از سلول. با کمک چنین غلظت شیب سلول های روده کوچک و یا کلیه ها, برای مثال, جذب برخی از قند است.

از جمله پمپ سدیم نیز موجود در غشای باکتری است. آنها متعلق به خانواده به اصطلاح rhodopsins. این ویژه پروتئین است که فعال شده توسط نور. برای مثال rhodopsins حمل و نقل سدیم را از سلول در مورد باکتری زندگی در اقیانوس مانند Krokinobacter eikastus. این جزء مهم از rhodopsin به اصطلاح شبکیه یک فرم از ویتامین a آن است که از اهمیت مرکزی برای انسان و حیوانات خاص جلبک و بسیاری از باکتری ها. در شبکیه چشم انسان, به عنوان مثال شبکیه آغاز فرایند بینایی زمانی که آن را تغییر شکل تحت تاثیر نور است.

رعد و برق سریع فیلم ساخت

محققان در قرارداد PSI در حال حاضر موفق به گرفتن تصاویر از سدیم پمپ Krokinobacter eikastus در عمل و مستند تغییرات مولکولی لازم برای سدیم حمل و نقل. برای انجام این کار آنها با استفاده از یک تکنیک به نام سریال فمتوثانيه کریستالوگرافی. یک فمتوثانيه یکی-quadrillionth دوم; یک میلی ثانیه است هزارم ، نمونه مورد بررسی قرار گیرد-در این مورد یک متبلور پمپ سدیم — زده برای اولین بار توسط یک لیزر و سپس توسط یک X-ray beam. در مورد باکتری rhodopsin لیزر فعال شبکیه و پس از آن X-ray beam فراهم می کند داده ها بر روی تغییرات ساختاری در کل مولکول پروتئین. پس SwissFEL تولید 100 از این فمتوثانيه X-ray پالس در هر ثانیه ضبط شده را می توان با بالا وضوح زمانی. “ما تنها می تواند دستیابی به وضوح زمانی در فمتوثانيه در محدوده PSI با کمک SwissFEL می گوید:” کریستوفر Milne که کمک به توسعه Alvra تجربی ایستگاه که در آن ضبط شده ساخته شده بودند. “یکی از چالش هایی است که برای تزریق کریستال به راه اندازی به طوری که آنها در دیدار با پالس لیزر و اشعه ایکس پرتو با دقت اشاره کردن.”

پمپ در عمل

در زمان آزمایش زمان فواصل بین لیزر و X-ray پالس بين 800 femtoseconds و 20 میلی ثانیه است. هر یک X-ray پالس ایجاد یک تصویر از یک پروتئین کریستال. و فقط به عنوان یک سینما فیلم در نهایت متشکل از تعداد زیادی از عکس فردی که در حال صحافی با هم در یک مجموعه و به سرعت فرد تصاویر به دست آمده با کمک SwissFEL قرار داده می شود با هم به شکل یک نوع از فیلم.

“این روند است که ما قادر به مشاهده در آزمایش ما که تقریبا مربوط به حمل و نقل از یک یون سدیم از طریق یک غشای سلول, طول می کشد در مجموع از 20 میلی ثانیه” توضیح می دهد که یورگ Standfuss که سران این گروه به صورت هم زمان حل و فصل کریستالوگرافی در زیست شناسی و شیمی بدست آورد و در PSI . “علاوه بر elucidating حمل و نقل روند ما نیز قادر به نشان می دهد که چگونه سدیم پمپ دستیابی به ویژگی های آن برای سدیم از طریق تغییرات کوچک در ساختار آن است.” این تضمین می کند که تنها یون های سدیم و دیگر یون های مثبت هستند منتقل می شود. با این تحقیقات محققان همچنین نشان داد که تغییرات مولکولی که از طریق پمپ جلوگیری از یون های سدیم که منتقل شده اند از سلول از جریان بازگشت به آن.

پیشرفت در optogenetics و نوروبیولوژی

پس غلظت سديم و تفاوت نیز نقش ویژه ای در راه سلولهای عصبی انجام محرک های عصبی قدرتمند پمپ سدیم در غشای خود. اگر بیشتر سدیم جریان به تلفن داخلی یک محرک منتقل می شود. این پمپ و سپس حمل و نقل بیش از حد سدیم در سلول به خارج و دوباره.

از آنجا که سدیم پمپ Krokinobacter eikastus رانده است و نور و محققان هم اکنون می توانید استفاده از آن برای به اصطلاح optogenetics. با این تکنولوژی سلول های, در این مورد, سلول های عصبی, هستند, اصلاح شده ژنتیکی در چنین راهی است که می توان آنها را کنترل نور. پمپ نصب شده در سلول های عصبی با استفاده از روش های ژنتیک مولکولی. اگر پس از آن فعال شده توسط نور یک نورون دیگر می تواند انتقال محرک برای مثال از آنجایی که این امر نیاز به یک افزایش در غلظت سديم در سلول های عصبی. اما باکتریایی rhodopsin مانع از این به طور مداوم در حمل و نقل سدیم را از سلول. در نتیجه فعال سدیم پمپ ارائه یک نورون غیر فعال است.

“اگر ما را در درک دقیقا همان چیزی است که در پمپ سدیم از باکتری می تواند کمک به بهبود آزمایش در optogenetics می گوید:” Petr Skopintsev یک دانشجوی دکتری در زمان حل و فصل کریستالوگرافی ، “برای مثال می توان آن را مورد استفاده برای شناسایی انواع باکتری rhodopsin که کار به طور موثر تر از فرم است که معمولا در Krokinobacter.” علاوه بر این محققان امیدواریم که برای به دست آوردن بینش به چه فردی جهش می تواند تغییر یون پمپ به طوری که آنها پس از آن حمل و نقل یون های دیگر از سدیم.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im