یک تیم از دانشمندان از وزارت انرژی SLAC National Accelerator Laboratory و دانشگاه استنفورد به دست آورده بینش چگونه میدان الکتریکی بر راه انرژی از نور درایوهای مولکولی حرکت و تحول در یک پروتئین مورد استفاده در تصویربرداری بیولوژیکی. درک بهتری از این پدیده که بسیار مهم است برای بسیاری از فرایندهای رخ می دهد که در سیستم های بیولوژیکی و مواد را فعال محققان به ریز لحن یک سیستم خواص به مهار این عوارض به عنوان مثال با استفاده از نور برای کنترل سلول های عصبی در مغز. یافته های خود را منتشر می شد در علم در ژانویه.

پیچ و تاب و فریاد

دید انسان فتوسنتز و دیگر فرآیندهای طبیعی برداشت نور با پروتئین که حاوی مولکول های شناخته شده به عنوان کروموفورهایی که بسیاری از پیچ و تاب و هنگامی که نور بازدید آنها. مشخصه این پیچش حرکت به نام photoisomerization است که بخشی از مولکول می چرخد در اطراف یک ماده شیمیایی خاص اوراق قرضه.

“چیزی در مورد پروتئین محیط زیست است که فرمان این بسیار خاص و مهم روند می گوید:” استیون بوکسور یک بيو شیمیدان و استاد دانشگاه استنفورد که نظارت پژوهش. “یک احتمال این است که توزیع اتم در مولکولی فضای بلوک و یا اجازه می دهد تا چرخش مورد هر یک پیوند شیمیایی شناخته شده به عنوان steric اثر است. یک جایگزین است که با این ایده که هنگامی که مولکول با دو اوراق هیجان زده وجود دارد جدایی از شارژ و تا اطراف میدان الکتریکی ممکن است به نفع چرخش یک باند بیش از دیگری است. این است که به نام اثر الکترواستاتیک.”

لحن های مختلف

برای پیدا کردن اطلاعات بیشتر در مورد این فرآیند محققان در نگاه سبز فلورسنت پروتئین, پروتئین اغلب مورد استفاده در تصویربرداری بیولوژیکی که chromophore می توانید پاسخ به نور در تعدادی از راه هایی که حساس هستند به آن محلی محیط زیست در پروتئین تولید نور فلورسنت از رنگ های مختلف و شدتهای.

دانشجویان تحصیلات تکمیلی استنفورد مت Goo و چی-Lin Yun که رهبری این مطالعه تنظیم خواص الکترونیکی از chromophore درون پروتئین با معرفی گروه شیمی است که به طور سیستماتیک اضافه یا کم الکترون از chromophore به مهندس یک میدان الکتریکی اثر است. سپس آنها را اندازه گیری که چگونه این تاثیر chromophore را چرخاندن حرکت است.

با کمک coauthor Irimpan Mathews یک دانشمند در SLAC استنفورد Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) محققان با استفاده از X-ray تکنیک به نام ماکرومولکولی کریستالوگرافی در SSRL beamlines 7-1, 12-2 و 14-1 به نقشه سازه از این تنظیم پروتئین ها را نشان می دهد که این تغییرات تا به حال اثر کمی بر روی ساختار اتمی از chromophore و اطراف آن پروتئین است. سپس با استفاده از ترکیبی از تکنیک های آنها قادر به اندازه گیری که چگونه تغییرات به chromophore را الکترون توزیع آسیب دیده که در آن چرخش رخ داده است زمانی که آن را توسط نور.

“تا به حال بسیاری از تحقیقات در photoisomerization در این پروتئین خاص بوده یا نظری و یا متمرکز در steric اثر” Goo می گوید. “این تحقیق یکی از اولین بررسی پدیده های تجربی نشان می دهد و اهمیت اثر الکترواستاتیک. هنگامی که ما رسم داده ها ما شاهد این واقعا خوب است که روند نشان می دهد که تنظیم chromophore الکترونیکی خواص تاثیر بسیار زیادی در آن پیوند isomerization خواص.”

حد عالی رساندن ابزار

این نتایج همچنین نشان می دهد راه برای طراحی حساس به نور پروتئین با دستکاری محیط اطراف chromophore. لین می افزاید که این همان رویکرد تجربی می تواند مورد استفاده برای مطالعه و کنترل اثر الکترواستاتیک در بسیاری از سیستم های دیگر.

“ما در حال تلاش برای کشف کردن این اصل است که کنترل این فرایند” لین می گوید. “با استفاده از آنچه که ما یاد بگیرند که ما امیدواریم که برای اعمال این مفاهیم برای توسعه ابزار بهتر در زمینه هایی مانند optogenetics که در آن شما می توانید به صورت انتخابی دستکاری اعصاب منجر به توابع خاصی در مغز است.”

بوکسور می افزاید که این ایده که سازماندهی میدان الکتریکی درون پروتئین های مهم برای بسیاری از عملکردهای بیولوژیکی است که یک مفهوم در حال ظهور است که می تواند از علاقه به مخاطبان گسترده ای.

“بسیاری از کار در آزمایشگاه ما تمرکز بر توسعه روش برای اندازه گیری این زمینه و ارتباط آنها با عملکرد مانند آنزیمی تجزیه” او می گوید: “ما در حال حاضر می بینیم که photoisomerization متناسب با این چارچوب است.”

این کار تامین شده بود در بخشی از موسسه ملی بهداشت (NIH). SSRL است سازمان حفاظت محیط زیست از علوم کاربر تسهیلات. این SSRL ساختاری مولکولی زیست شناسی برنامه های پشتیبانی شده توسط NIH و سازمان حفاظت محیط زیست دفتر بیولوژیکی و زیست محیطی و پژوهش. بخشی از این کار انجام شد در دانشگاه استنفورد نانو امکانات مشترک و با حمایت بنیاد ملی علوم.

داستان منبع:

مواد ارائه شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست/SLAC National Accelerator Laboratory. Original نوشته شده توسط علی Sundermier. توجه داشته باشید: محتوا ممکن است برای ویرایش سبک و طول.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.dehec.su