کلید مولکولی در سلول های در تصویر با جزئیات برای اولین بار

دانشمندان از UNC دانشکده پزشکی دانشگاه کلمبیا و دانشگاه راکفلر نشان داده اند که عملکرد داخلی یکی از اساسی ترین و مهم مولکولی ماشین آلات در سلول.

محققان در یک مطالعه منتشر شده در علماستفاده از آزمايش های بيوشيميايی و ابررساناها-ميکروسکوپ الکترونی (cryo-EM) برای تعیین ساختار اتمی یک مجموعه مونتاژ مولکول های شناخته شده به عنوان هیستون mRNA سه-نخست (3′) end-پردازش ماشین آلات. این دستگاه نقش یک نقش اساسی در مناسب فعالیت و تقلید از سلول ژنوم و زمانی که معیوب ممکن است منجر به بیماری های انسان از جمله سرطان ،

پروتئین هیستون که در همه گیاهان و حیوانات و آنها را به شکل یک “دانه-در-یک-string” تنظیم که در آن DNA در کروموزوم است پیچیده در اطراف دانه از هیستونها. هیستونها اطمینان از کارآمد بسته بندی DNA و کمک به تنظیم که ژن ها در حال تبدیل به “در” و آن نگهداری می شوند “خاموش” فرآیندهای مورد نیاز برای تمام سلول ها به درستی.

این هیستون mRNA 3′ end-ماشین پردازش مسئول برش — دقیقا در همان جای مناسب name mRNA متن که کپی از یک ژن هیستون و کد مربوطه پروتئین هیستون. این دستگاه انجام می دهد نقش اساسی در سلول های تولید پروتئین هیستون رخ می دهد که در سطوح بالا هر زمان که یک سلول تقسیم و باید تکثیر DNA. این ساختار نشان می دهد که دستگاه فعال می شود و تنها پس از آن متصل می شود هیستون mRNA جلوگیری از رخ دیگر رنس.

“این ساختار را فراهم می کند اولین اتمی بینش به یک فرایند حیاتی در سلول و به زیبایی توضیح می دهد که حجم زیادی از دانش فعلی در این ماشین آلات” گفت: ارشد نویسنده لیانگ Tong, دکترا, William R. Kenan جونیور استاد دانشكده علوم زيستي گروه در دانشگاه کلمبیا. “ساختار شده است و انتظار طولانی توسط دانشمندان در این زمینه و ظریف amphora شکل ماشین آلات پاداش غیر منتظره. ساختار نیز فراهم می کند بینش ارزشمندی در دیگر RNA 3′-پایان پردازش ماشین آلات زیرا آنها به اشتراک گذاشتن مولفه های کلیدی با هیستون ماشین آلات.”

تانگ است مطالعات اخیر نشان استاندارد ماشین آلات در یک فرم غیر فعال. در حال حاضر دانشمندان یک نگاه اجمالی از چگونگی ماشین آلات فعال است.

“این ساختار است که تصویر دیگری از قابل توجه قدرت جدید cryo-EM تکنیک” تانگ اضافه شده است.

این راه حل از ساختار این مجموعه نقطه عطفی دستاورد زیست شناسی مولکولی, اوج نزدیک به 40 سال تحقیق توسط تعدادی از آزمایشگاه و زیست شناسان مولکولی.

“من شروع به در مشکل هیستون mRNA و چگونه آن را تنظیم زمانی که من برای اولین بار آغاز شده آزمایشگاهی به عنوان دستیار استاد در دانشگاه ایالتی فلوریدا در سال 1974” گفت: مطالعه همکاری نویسنده ویلیام Marzluff, دکترا, Kenan استاد برجسته بیوشیمی و بیوفیزیک در UNC دانشکده پزشکی و منسجم برنامه های بیولوژیکی و ژنوم علوم در UNC-چپل هیل. “و این است که قطعا مهم ترین سهم ما در این زمینه ساخته شده از پرس و جو است.”

“برای مدت زمان طولانی ما شده اند مطالعه تکه های مختلف از این ماشین مولکولی اما در حال حاضر برای اولین بار ما می دانیم که چگونه همه قطعات متناسب با هم و با هم کار کنند” گفت: زبیگنیو Dominski, دکترا, استاد گروه بیوشیمی & بیوفیزیک در UNC دانشکده پزشکی که منجر به کشف بسیاری از اجزای ماشین. “این است که اگر کسی با باز کردن کاپوت یک ماشین قدیمی به طوری که در آخر شما می توانید ببینید که چگونه کل موتور به نظر می رسد و با این نسخهها کار به طور ناگهانی یادگیری در مورد غیر منتظره مکانیکی و کاربردی جزئیات است.”

Dominski بود co-نويسنده مسئول این مطالعه با توماس Walz, دکترا, استاد دانشگاه و رئیس آزمایشگاه مولکولی, میکروسکوپ الکترونی در دانشگاه راکفلر.

ویژه دم

هر پروتئین تولید شده است در یک فرایند شروع می شود که با یک ژن است. آنزیم های مخصوص کپی کردن و یا رونویسی اطلاعات در ژن در قالب ribonucleic acid (RNA) نزدیک مولکولی پسر عموی DNA در هسته سلول. ویژه مولکولی ماشین به نام 3′ end پردازش ماشین باید پس از آن قطع که رشته RNA در جای درست به روند آن را به یک مولکول به نام یک مسنجر RNA (mRNA) که مهاجرت به قسمت اصلی سلول و ترجمه شده است وجود دارد به نهایی پروتئین است.

این mRNAs برای تقریبا تمام پروتئین های در حال پردازش توسط یک نوع از 3′ end-پردازش ماشین که کاهش آنها را در جای درست و می افزاید: ویژه دم به آنها. هیستون متن در سلول های حیوانی که رمزگذاری پروتئین هیستون مورد نیاز برای تقسیم سلولی در حال پردازش توسط دستگاه های مختلف که به کاهش می کند و می افزاید: هیچ دم. و این دستگاه که ما در حال حاضر بسیار آشنا با توجه به دستیابی به موفقیت در این مطالعه ساختاری.

“هیچ کس واقعا نمی داند که چرا هیستون mRNAs متفاوت از سایر mRNAs; آن چه ما تماس کلامی سوال” Marzluff شوخی.

متعارف و هیستون RNA 3′ end-ماشین آلات پردازش هستند و هر یک متشکل از بیش از یک دوجین فردی پروتئین ها و مولکول های RNA. برخی از این عناصر در هر دو ماشین پیشنهاد مشترک منشأ تکاملی. از آنجا که هیستون 3′ پردازش دستگاه شامل همان سه هسته ای پروتئین ها به عنوان استاندارد ماشین از جمله پروتئین است که در واقع cleaves RNA فرایند فعال سازی از دو دستگاه است که به احتمال زیاد مشابه اگر چه راه دو ماشین خود را تشخیص RNA اهداف مشخص است.

تانگ Dominski, Marzluff و همکاران خود موفق به نصب و راه اندازی یک نسخه کار از هیستون RNA 3′ end-پردازش ماشین از آن 13 پروتئین و 2 RNA اجزای اساسا در یک لوله آزمایش. دستگاه شد و پس از آن تصویربرداری با استفاده از ابررساناها-میکروسکوپ الکترونی در نیویورک ساختاری زیست شناسی (مرکز NYSBC) و پس از آن پردازش داده ها در نهایت منجر به یک ساختار در نزدیکی اتمی قطعنامه. این تیم همچنین قادر به تغییر دادن اجزای کلیدی به منظور بررسی وظایف فردی خود.

The amphora

ساختار دستگاه تبدیل شبیه به یک amphora با یک دسته بلند. این cryo-EM تجزیه و تحلیل همچنین نشان داد که چگونه این ماشین را به رسمیت می شناسد هیستون RNA و کاهش آن را دقیقا در جای مناسب.

“آن را تشخیص دو عنصر از رشته RNA و تنها زمانی که آنها در حال حاضر چه دستگاه برش در این دستگاه در معرض تیغه های آن پس به صحبت می کنند” Dominski گفت. “هیچ اتفاقی تصادفی نیست; آن cleaves تنها آنچه در آن قرار است بشکند و این مطالعه نشان می دهد این زیبایی.”

Dominski شده است بررسی این هیستون RNA-پردازش ماشین آلات از اواسط دهه 1990 و با Marzluff تانگ و دیگران شده است مسئول کلیدی اکتشافات در مورد اجزاء منحصر به فرد. “این است که بیشتر یا کمتر انتهای جاده تا آنجا که به درک چگونه این دستگاه کار می کند,” او گفت:. “ما به حل و فصل که خیلی به وضوح با این مطالعه و از آن احساس خوبی است.”

دیگر نویسندگان ابتدا نویسندگان Yadong خورشید از دانشگاه کلمبیا و Yixiao ژانگ از دانشگاه راکفلر, Wei Shen Aik کلمبیا و شیائو-Cui یانگ از UNC-چپل هیل. Marzluff عضو UNC Lineberger مرکز جامع سرطان.

موسسه ملی بهداشت بودجه این تحقیقات است.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de

نرم افزار گرامرلی

ایندکسر