Fra le prime cellule del sistema immune da rispondere ai microorganismi che invadono il nostro corpo sono i neutrofili. Anche se i neutrofili sono considerati il “good guys” in tali circostanze, egualmente contribuiscono all'infiammazione cronica noninfectious che è alla base di varie malattie, compreso le malattie autoimmuni quale l'artrite rheumatoid. Un meccanismo da cui i neutrofili li proteggono deve interiorizzare i microorganismi e distruggereo che usando le proteine conosciute come le proteasi della serina del neutrofilo (NSPs), ma se NSPs ha un ruolo nell'infiammazione cronica noninfectious chiaramente non è stato determinato. Tuttavia, usando i mouse che difettano di due NSPs molto simile, PR3 ed il Ne, una squadra di ricercatori all'Massimo-Planck-Istituto della neurobiologia, Germania, ora hanno indicato che questi due NSPs hanno un ruolo cruciale in una forma di infiammazione cronica noninfectious. L'analisi dettagliata ha rivelato che PR3 ed il Ne distruggono una molecola antinfiammatoria conosciuta come PGRN ed in questo modo aiuto per promuovere l'infiammazione in assenza dei microorganismi d'invasione. Gli autori quindi suggeriscono che questi dati forniscono la spiegazione razionale per considerare gli inibitori di NSPs come droghe antinfiammatorie.

Una piccola molecola che blocca un enzima essenziale in una forma inattiva potrebbe forma giorna la base di nuovo codice categoria di unbeatable, antibiotici di species-specifico, secondo i ricercatori al centro del cancer di inseguimento della volpe.

I loro risultati, evidenziati sulla copertura del 23 dell'emissione giugno della chimica & della biologia del giornale, approfittano di un corpo d'emersione della scienza per quanto riguarda “morpheeins” - proteine fatte dai diversi componenti che sono capaci spontaneamente di modificazione nelle figure differenti all'interno delle cellule viventi.

I ricercatori hanno scoperto una piccola molecola, che hanno chiamato morphlock-1, legature la forma inattiva di una proteina conosciuta come lo synthase di porphobilinogen (PBGS), un enzima usato da quasi tutte le forme di vita cellulare. La forma di funzionamento di PBGS è sviluppata da otto elementi identici - in che cosa è chiamato una configurazione del octamer - ed è essenziale fra quasi tutte le forme di vita nei processi che permettono alle cellule di usare l'energia. L'altra configurazione è fatta di sei parti - o una configurazione del hexamer - e serve da “standby” modo per la proteina.

“As che il nome suggerisce, morphlock-1 essenzialmente blocca la configurazione del hexamer nel posto, impedente le relative unità secondarie della proteina la modificazione nel complessivo attivo, ” dice il ricercatore Eileen Jaffe, Ph.D, un membro maggiore del cavo dell'inseguimento della volpe. i morpheeins di “Targeting in loro complessivi inattivi fornisce un metodo interamente nuovo alla droga discovery.”

Mentre il loro studio è stato svolto usando una pianta-versione dei piselli di PBGS, i ricercatori pensano che il principio potrebbe applicarsi alle versioni batteriche di PBGS pure. “Using morphlock-1 come base, stiamo cercando all'aria fine la molecola in modo che ostruisca appena la versione batterica dell'enzima di PBGS, ” Jaffe dice.

“Because PBGS è così cruciale per vita, la parte dell'enzima in cui la chimica accade altamente si conserva con sviluppo, ” Jaffe dice, significando che una droga d'inibizione completa nuocerebbe i batteri, piselli e popolerebbe egualmente. La zona dove la droga potenziale si lega alla forma del hexamer della proteina, tuttavia, è stata trovata per differire da fra la specie, dipendendo quanto lontano gli organismi si sono evoluti da a vicenda.

Quando PBGS è nella relativa forma inattiva del hexamer, ci è una piccola cavità sulla superficie del complesso montato. Usando le tecniche di aggancio del calcolatore, Jaffe ed i suoi colleghe di inseguimento della volpe hanno identificato un suite di piccole molecole previste per legarsi a questa cavità.

I ricercatori allora hanno comprato e verificato una selezione di queste molecole in laboratorio per vedere se c'è ne di loro stabilizzassero i piselli PBGS in relativo complessivo del hexamer. Un inibitore in particolare, dato il nome morphlock-1, potente ha guidato la formazione del hexamer in piselli PBGS, ma non in quanto degli esseri umani, dei mosche di frutta, o dei cholerae contagiosi di Pseudomonas aeruginosa, o del vibrione dei batteri, il posteriore di quale causa il colera. Morphlock-1 è un inibitore potente dei piselli PBGS, ma non del PBGS da questi altri organismi.

Jaffe ha coniato il termine “morpheein” in 2005 dopo uno studio sulla struttura di PBGS ha rivelato le relative tendenze figura-mobili. Mentre inizialmente incontrati scetticismo perché l'esistenza dei morpheeins contraddice alcuni concetti classici circa la struttura e la funzione della proteina, gli studi successivi hanno rinforzato che PBGS (e forse altre proteine) esibisce questo comportamento. Secondo Jaffe, questo studio è il primo per usare le figure alternate del morpheein come strategia potenziale per la scoperta della droga, in generale, specialmente per gli antibiotici.

la resistenza di “Multi-drug guida l'esigenza dello sviluppare i nuovi antibiotici, ” Jaffe dice. le droghe di “Since che stabilizzano il hexamer inattivo di PBGS non devono l'un l'altro essere chimicamente simili, esso saranno difficili affinchè il batterio sviluppino la resistenza completa ad un cocktail di tali compounds.”

Un motore molto piccolo ma potente che aziona il bacillo subtilis del batterio attraverso i liquidi è disinnestato dal corkscrew-come il flagellum da una frizione della proteina, da un'università Bloomington dell'Indiana e dagli scienziati dell'università di Harvard ha imparato. Il loro rapporto compare nei Scientists di questa scienzadi week’s lungamente ha conosciuto che azionamenti il flagellum da filare, ma che cause il flagellum da smettere di filare — temporaneamente o permanente — era sconosciuto.

“We ritengono it’s abbastanza freddo che evolvere i batteri e gli assistenti tecnici umani è arrivato ad una soluzione simile allo stesso problema, ” biologo detto Daniel Kearns di IU Bloomington, che ha condotto il progetto. “How li fanno temporaneamente arresto un motore una volta che ottengono going?”

L'azione della proteina che hanno scoperto, EpsE, è molto simile a quella di una frizione dell'automobile. In automobili, la frizione gestisce se un motore di car’s è collegato alle parti che filano le relative rotelle. Con il motore e gli ingranaggi disinnestati da a vicenda, l'automobile può continuare a muoversi, ma soltanto a causa della relativa quantità di moto anteriore; le rotelle più non sono alimentate.

EpsE si pensa a “sit giù, ” come Kearns descrive esso, sul rotore di flagellum’s, una guarnizione di gomma piuma-a forma di struttura alla base del flagellum. L'interazione di EpsE’s con una proteina del rotore chiamata FliG causa un cambiamento di figura nel rotore che lo disinnesta dal motore protone-alimentato flagellum’s.

La scoperta di EpsE e della relativa funzione era accidentale. Kearns ed i colleghe erano realmente interessati nell'imparare più circa i geni che inducono le diverse cellule del B. subtilis a cessare di vagare nel solitude ed a prendere la residenza in un raduno in maniera massiccia comunale e stazionario hanno chiamato un biofilm. La stabilità dei biofilms può essere compromessa dalle cellule batteriche hyperactive di cui i flagella continuano a filare.

“We stavano provando ad ottenere a come la capacità di bacterium’s di muoversi e la formazione del biofilm sono equilibrate, ” Kearns detto. “We stavano cercando i geni che hanno interessato se le cellule sono mobili o stazionarie. Anche se il B. subtilis è inoffensivo, i biofilms sono associati spesso con le infezioni dai batteri patogeni. La formazione capente del biofilm può finalmente risultare utile nel combattimento del infections.” batterico;

Una volta che gli scienziati imparassero EpsE è stato coinvolto nella repressione del movimento flagellar, ha inventato due spiegazioni possibili per come EpsE si comporta. Il primo era che EpsE si comporta come un freno spingendo una parte dispostamento contro un pezzo mobile e bloccando sugli impianti. L'altra possibilità, hanno immaginato, erano che EpsE si comporta come una frizione, disinnestante un pezzo mobile da un altro. In questo piano d'azione posteriore, il motore può più non guidare la filatura flagellar perché i pezzi mobili chiave non sono più dentro contatto. In questo caso, il flagellum tranquillo avrebbe libertà di movimento, per quanto potrebbe essere listless.

Per determinare quale ipotesi era corretta, gli scienziati lo hanno deciso il più bene hanno lasciato la coda scuotere il cane. Hanno fissato l'estremità della coda del flagellum ad una lastra di vetro ed hanno esaminato il movimento di intera cellula in presenza ed assenza di EpsE. In assenza di EpsE, l'intera cellula ha ruotato una volta ogni cinque secondi. In presenza di EpsE, le cellule si sono arrestate ma potrebbero ruotare passivamente, spinto dalle dispersioni nell'ambiente (moto browniano). Se EpsE si comportasse come un freno, le cellule non avrebbero ruotato affatto.

I ricercatori egualmente hanno imparato che quando la cellula comincia a produrre EpsE, prende circa 15 minuti prima che il macchinario flagellar fosse disabled.

“This ha il significato molto per quanto la cellula, ” Kearns detto. il flagellum di “The è una struttura gigante e molto costosa. Spesso quando una cellula più non ha bisogno di qualcosa, potrebbe distruggereo e riciclare le parti. Ma qui, perché il flagellum è così grande e complesso, facendo che non è molto redditizio. Pensiamo che la frizione impedisca il flagellum la rotazione una volta costretta dalla tabella appiccicosa del biofilm.”

La scoperta può dare le idee di nanotechnologists circa come regolare i motori molto piccoli della loro propria creazione. Il flagellum è uno di più piccoli e motori più potenti — di nature’s; ones come quelli prodotti dal B. subtilis possono ruotare più di 200 volte al secondo, guidato da 1.400 piconewton-nanometro di coppia di torsione. Cavalli vapore (miniatura) molti di That’s per una macchina di cui la larghezza allunga soltanto alcuni nanometri dozzina.

Contro dogma attualmente tenuto, gli scienziati alle università di Cambridge e Bristol hanno rivelato che le interazioni all'interno dei complessi della membrana possono essere effettuate intact nel vuoto di uno spettrometro di massa. La loro ricerca è pubblicata in questa edizione di week’s della scienza espressa.

I ricercatori sono stati sorpresi scoprire che i complessi della membrana potrebbero rimanere collegati poichè è stato presupposto sempre che non sopravvivessero trasferito una volta ai termini stranieri all'interno dello spettrometro di massa.

“Even se le interazioni fra le proteine all'interno della membrana potessero essere effettuato noi non le avrebbe non invitare a rimanere collegate con le proteine nell'interiore di cell’s, ” dice il carol Robinson, il ricercatore principale ed il professore reale di ricerca della società all'università di reparto di Cambridge’s di chimica.

Le membrane cellulari circondano le cellule e forniscono l'ultimo nella sicurezza cellulare; niente può entrare in una cellula senza l'opinione così delle proteine della membrana - le molecole dell'operaio che risiedono nella parete della membrana e forniscono i punti di entrata strettamente regolati. Questa sede naturale delle proteine della membrana esclude l'acqua, tuttavia i metodi disponibili studiare le proteine all'alta risoluzione girano intorno agli ambienti acquosi. L'abilità a “fly” le proteine intatte della membrana in uno spettrometro di massa apre la strada per pesare le proteine ed identificare i soci che molecolari funzionano con in la natura.

La nuova ricerca, costituita un fondo per dalla biotecnologia e dal Consiglio di ricerca biologico di scienze, permetterà agli scienziati di studiare i complessi della membrana con da una varietà di sorgenti e con una gamma di piccole molecole. Poiché circa 60% di tutti gli obiettivi della droga sono proteine della membrana questa è una scoperta significativa.

Da quando il professor Robinson in primo luogo ha volato i complessi solubili della proteina in uno spettrometro di massa in 1996, ha ha desiderato fare lo stesso con i complessi della membrana. Collaborando con un gruppo di biochimica della membrana a Bristol, condotta dal professor Paula Booth, ha cominciato a pensare ai modi di studiare questi complessivi più challenging.

Il Dott Nelson Barrera un ricercatore post-doctoral nel Cile, comunque sperimentato in biochimica della membrana, era una nuova recluta a spettrometria totale. Era in gran parte ignaro delle difficoltà che precedentemente erano state incontrate e si avvicinate al problema in un nuovo modo. Piuttosto che provando a rimuovere il detersivo (usato per mantenere la proteina intatta in soluzione una volta che fuori della membrana naturale) ha effettuato il detersivo nelle quantità elevate insolitamente. Allora ha distrutto deliberatamente una volta questo strato detersivo protettivo nella fase gassosa. Ciò ha permesso che lui liberasse il complessivo intatto. Poteva egualmente rimuovere le unità dal complessivo modulare nella fase gassosa, appena come in soluzione.

Il professor Robinson aggiunge: “I molto eccitato da questo che trova dato importanza dei complessi della membrana nella custodia l'entrata e dell'uscita alle cellule. Il tipo di proteine che stiamo studiando, per esempio, sono coinvolti nella resistenza della droga in cellule di cancro e nella resistenza antibiotica dei batteri.

sguardo di “I in avanti a sfruttare questa scoperta al massimo; non soltanto nel caratterizzare i molti complessi della membrana per cui la polemica esiste ma anche nella scoperta dei complessivi nuovi e nello studio del potenziale di questo metodo in droga discovery.”

Il professor Paula Booth, all'università di Bristol aggiunta: “This è un avanzamento importante che li aiuta a capire come la natura costruisce la vita cellulare. La parete della membrana delle cellule è precisione-fatto, un complesso e una struttura altamente regolata. Ora siamo dotati molto meglio per capire questo auto-complessivo incredibile e naturale feat.”

Coronaviruses, un gruppo compreso il virus ben noto di SARS, è gli agenti causativi di molte infezioni respiratorie ed enteriche in esseri umani ed in animali. Come con tutti i virus, virtualmente ogni punto del loro ciclo di infezione dipende dai fattori cellulari ospite. Come il primo, la maggior parte del punto cruciale dopo la loro penetrazione nelle cellule, coronaviruses monta la replica enorme “factory” del RNA; complessi in collaborazione con la caratteristica, doppie vescicole recentemente indotte della membrana. Le vie cellulari dirottate da questi virus del RNA del più-filo per creare questi “factories” finora non sono stati delucidati.

I ricercatori, condotti da Cornelis A. M. de Haan, hanno indicato che la replica del RNA del coronavirus di epatite del mouse (MHV) è stata inibita da una droga - il brefeldin A che interrompe la stazione centrale nella via secretiva di cell’s, il complesso di Golgi. Costantemente, lo svuotamento di entrambi l'obiettivo cellulare di brefeldin A, un fattore ha chiamato GBF1 ed il relativo obiettivo downstream, ARF1, egualmente è stato indicato per interessare negativamente l'infezione di coronavirus.

I ricercatori concludono che l'associazione intima di “an esiste fra la via ed il MHV secretivi iniziali replication.” Speculano che, mentre GBF1 ed ARF1 non sono coinvolti nella formazione delle strutture virali della replica, probabilmente svolgono un ruolo chiave nella nel loro maturazione o funzionamento. Poichè questo lavoro è stato limitato al coronavirus di epatite del mouse, un punto seguente interessante sarebbe studiare l'importanza di GBF1 e di ARF1 nella replica di altri coronaviruses.

Lo sviluppo incontrollato del vaso sanguigno è una caratteristica fondamentale di molti termini patologici, compreso la malattia dell'occhio diabetica degenerante conosciuta come retinopathy diabetico. Capire i fattori addetti al processo è vitale ai trattamenti di sviluppo per la malattia. In un nuovo studio, una squadra di ricercatori all'università di Keio, Giappone, ha rivelato un ruolo per la proteina LIF nello sviluppo del vaso sanguigno in mouse.

Specificamente, i mouse che difettano di LIF sono stati osservati per avere sviluppo aumentato del vaso sanguigno in molte regioni del corpo, ma come questo studio è stato messo a fuoco sull'occhio, gli autori homed dentro in aumento lo sviluppo del vaso sanguigno nella retina dell'occhio. Ulteriore analisi ha indicato che i mouse che difettano di LIF hanno sviluppato i vasi sanguigni più aberrant in un modello di retinopathy. Meccanicistico, LIF è stato trovato per inibire la proliferazione delle cellule di cervello conosciute come i astrocytes così come inibisce la loro produzione di un fattore conosciuto per promuovere lo sviluppo del vaso sanguigno, VEGF. Quindi sembra che LIF è una parte importante della comunicazione fra i tessuti ed i vasi sanguigni di sviluppo, significare quel LIF e la via che di segnalazione innesca potrebbe servire mentre un obiettivo per il nuovo trattamento si avvicina a per impedire malattie retinopathy ed altre diabetiche che sono associate con sviluppo incontrollato del vaso sanguigno, quale cancro.

Il Montana Dichiara gli scienziati dell'università nel reparto di chimica e di nuova ricerca pubblicata la biochimica questa settimana che potrebbe un giorno interessare le durate di milioni intorno al mondo che soffrono dai disordini del ferro di anima.
Martin Lawrence (lasciato) ed Anoop Sendamarai (foto di MSU da Kelly Gorham)
La carta, che comparirà negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze, dettaglia il lavoro del professor di socio Martin Lawrence ed il candidato di laurea Anoop Sendamarai. L'accoppiamento ha speso i due anni scorsi che studiano Steap3, una proteina addetta a regolare l'assorbimento di body’s di ferro.

I risultati dei loro studi - i primi programmi tridimensionali degli atomi che compongono Steap3 - potrebbero permettere che le ditte farmaceutiche qualche giorno progettino le droghe per regolare i livelli del ferro nell'anima.

“Iron è essenziale, ” Lawrence ha detto. “You can’t vivono senza esso, ma it’s una spada a doppio taglio. Troppo di buona cosa può uccidere you.”

Il ferro serve parecchie funzioni importanti nella circolazione sanguigna. Trasporta l'ossigeno, trasporta gli elettroni all'interno delle cellule e svolge un ruolo importante nei sistemi degli enzimi.

Le irregolarità del ferro sono alcuni dei disordini di anima più comuni nel mondo. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità, la mancanza del ferro, che può condurre all'anemia, interessa più di miliardo genti intorno al mondo e può causare i problemi di sistema inerente allo sviluppo ed immune.

Per contro, avere troppo ferro, una circostanza chiamata hemochromatosis, può anche danneggiare il corpo liberando i radicali liberi distruttivi, Lawrence detto. Hemochromatosis interessa circa uno in ogni 300 genti ed è più comune nella gente dell'ascendenza europea nordica. Non trattato di sinistra, può condurre alla morte iniziale, spesso dall'età 50.

“We’re ha colpito dal quanto gente ha troppo o troppo poco ferro, ” Lawrence ha detto.

Capire il ruolo di Steap3’s nel trasporto e nell'effettuare ha equilibrato i livelli di ferro, Lawrence e Sendamarai in primo luogo hanno avuti ritrovamento e purificano i campioni della proteina ed allora trasformano in quei campioni i cristalli.

Lawrence ha detto il risultato del processo di cristallizzazione, se fatto correttamente, è analogo alla struttura rigida di una parete del mattone. Se fatta in modo errato, assomiglia più molto attentamente ad un mucchio dei mattoni.

genere di “It’s di arte nera realmente più di una scienza, ” Lawrence ha detto. “You can’t predicono sempre che il genere di witch’s fermenta che deve essere intorno di ottenerlo a crystallize.”

Ha detto che soltanto una manciata di laboratori nel paese sta cristallizzando le proteine di trasporto del ferro come Steap3, un fatto quel posti MSU sulla stessa mensola dei posti come la scuola medica de Harvard.

Una volta che cristallizzati, i campioni sono sparati con un fascio di raggi X potente. Gli elettroni nel campione diffract i raggi X, creanti i modelli su un sensore digitale. La tecnica, chiamata la cristallografia dei X-ray, è stata usata dagli anni 50 per determinare la struttura delle sostanze differenti.

Nel loro laboratorio dello scantinato nella nuova costruzione di chimica di campus’s, Lawrence e Sendamarai allora hanno esaminato i modelli di diffrazione creati da Steap3.

genere come di programma di profilo, ” di “It’s; Sendamarai ha detto. “Whenever vediamo i picchi, noi sanno che ci sono atoms.”

che Funzionando indietro, possono determinare matematicamente la posizione degli atomi nella proteina e visualizzarli in tre dimensioni.

Il risultato computer-drawn, un'immagine tridimensionale che assomiglia ai nastri ed alle stringhe aggrovigliati, è un'immagine di che cosa gli atomi dello sguardo Steap3 gradiscono.

Sendamarai ha detto avere quell'immagine, che descrive tutti i nooks e crannies sulla superficie di protein’s, potrebbe permettere che le aziende di droga progettino le droghe per misura quei punti come le parti di puzzle.

Se una droga futura si adattare quei nooks radrizzano appena, esso potrebbero contribuire a trattare il hemochromatosis. Da là, Sendamarai detto esso sarebbe immaginabile funzionare indietro e possibilmente trattare le mancanze o l'anemia del ferro.

Lawrence ha detto che Steap3 è soltanto uno in una famiglia delle proteine che interessano il trasporto del ferro. Questa estate, oltre che la continuazione studiare Steap3, Lawrence e Sendamarai sperano di imparare se il laboratorio sarà sovvenzionato dagli istituti nazionali di salute per lavorare ad altre proteine di trasporto del ferro.

“It’s un punto critico verso verso imparare modulare i livelli del ferro in pazienti con troppo o troppo poco ferro, ” Sendamarai ha detto. “But, là sono punti interrogativi molto a sinistra nel trasporto del ferro. It’s un field.” grande;

I biologhi dall'Austria e da Singapore hanno sviluppato una tecnica che aggiunge una nuova torsione sul rapporto fra biologia e l'arte. In un articolo recentemente pubblicato in linea nel giornale di FASEB (http://www.fasebj.org) e previsto per l'edizione della stampa di agosto 2008, questi ricercatori descrivono a come erano in grado cappotto-o vernice-virus con le proteine. Questa innovazione dovrebbe dare una spinta tanto necessaria al risparmio di temi di certe forme della terapia del gene, pista di aiuto e trattare la malattia e lo sviluppo virali, migliora il risparmio di temi dei vaccini ed infine concede a professionisti di sanità la pista il movimento delle infezioni virali all'interno del corpo. Specificamente, il nuovo metodo dovrebbe renderlo più facile rintracciare e trattare le malattie contagiose quali HIV/AIDS, la riossidazione, l'epatite C e la febbre di febbre rompiossa. E perché i virus possono anche essere usati per introdurre le droghe di biotecnologia ed i geni del rimontaggio e funge da vaccini, questa ricerca dovrebbe condurre ai nuovi trattamenti per i disordini cardiovascolari, metabolici ed ereditata del cancro.

"questa tecnologia dovrebbe fornire un nuovo strumento per il trattamento di molte malattie," ha detto i salmoni di Brian, uno degli scienziati che co-hanno creato lo studio. "anche se state lavorando con un virus che è sconosciuto o caratterizzato male, è ancora possibile modificarlo o verniciare. Ciò è molto interessante per le malattie d'emersione."

Nell'articolo, i salmoni ed i colleghe spiegano come hanno mescolato le proteine purificate (proteine dell'ancoraggio di glycosylphophatidylinositol) con le membrane del lipido per permettere di legare queste proteine "alla pelle" esterna (la busta del lipido) dei virus. Anche con il nuovo lavoro della vernice, i virus sono rimasto contagiosi. Mentre l'esperimento ha coinvolto soltanto un tipo di proteina e due tipi di vettori virali, i salmoni dice che la tecnica potrebbe essere espansa ed usato per applicare "la vernice" ha composto di altre proteine, delle tinture e di una varietà di indicatori unici.

"la biologia e l'arte convergono giornalmente: popoli la vernice i loro chiodi, colori i loro capelli e tatuai la loro pelle, "ha detto Gerald Weissmann, M.D., Editore-in-Capo del giornale di FASEB. "ora questa convergenza ha entrato in una nuova dimensione mentre i virus verniciati permettono agli scienziati per rintracciare, curare ed impedire la malattia."

I giacimenti dell'amiloide in tessuti e negli organi sono collegati ad un certo numero di malattie, compreso Alzheimer, Parkinson, tipo il diabete di II e le malattie di prion quale BSE. Tuttavia, gli amiloidi non sono sostanze patologiche giuste; hanno potenziale come nanomaterials. "le applicazioni potenziali di questi complessivi supramolecular eccedono quelle dei polimeri sintetici," dichiarano Ehud Gazit ed il co-author Izhack Cherny nel giornale Angewandte Chemie, "poiché i blocchetti di costruzione possono introdurre la funzione biologica oltre che le proprietà meccaniche."

© Wiley-VCH

Neppure in natura, gli amiloidi non sono proteine soltanto anormali e in modo errato piegate; sono componenti fisiologici degli organismi. Per esempio, sono un materiale protettivo importante nelle buste dell'uovo degli insetti e pesci. Egualmente sono coinvolti nella formazione dei biofilms di molti batteri, un rivestimento sulla superficie delle cellule batteriche che le protegge dalle sostanze antimicrobiche e facilita il loro collegamento alle superfici.

Le fibrille amyloid sono gruppi dei filamenti altamente ordinati della proteina fatti scaletta-come dei fili e possono essere parecchi micrometri lungamente. Nella sezione trasversale, gli amiloidi compaiono come i cilindri o nastri vuoti. Anche se le fibrille amyloid sono proteine, assomigliano più molto attentamente ai polimeri sintetici (plastica) che le proteine globulari usuali. Gli amiloidi possono visualizzare le proprietà meccaniche di stupore simili alla seta del ragno. La seta del ragno è, di peso, significativamente più forte dell'acciaio e può essere allungata a molte volte la relativa lunghezza originale senza proprietà di strappo che non sono state riproducibili con le fibre sintetiche.

"le proprietà del auto-complessivo degli amiloidi, insieme alla loro plasticità osservata, rende loro i blocchetti di costruzione naturali attraenti per il disegno di nuovi nanostructures e nanomaterials," secondo gli autori dall'università di Tel Aviv (Israele). "questi blocchetti di costruzione possono essere variati largamente per mezzo di tecniche biologiche molecolari semplici." Le superfici hanno potuto essere date i rivestimenti adattati e biocompatible, per esempio, in dispositivi analitici di flusso per tecnologia o il bioanalysis medica. Altre idee includono gli idrogeli amyloid per l'incapsulamento e la versione gestita delle droghe e per le impalcature per le colture delle cellule e l'ingegneria tridimensionali del tessuto. Le proteine funzionali quali gli enzimi hanno potuto essere limitate alle sequenze amiloide-formanti ai processi biologici mimici.

Le fibrille amyloid sono egualmente adatte come tabelle per i nanostructures. Per esempio, è stato possibile produrre un cavo coassiale di condotta del nanoscale riempiendo i nanotubes amyloid di nastro ed esternamente ricoprendoli d'oro.

Una squadra di ricercatori al National Institute of Standards and Technology (NIST) ha dimostrato un nuovo dispositivo che crea il nanodroplet "provette" per studiare le diverse proteine nelle circostanze che imitano i confini ammucchiati di una cellula vivente. "limitando le diverse proteine in nanodroplets di acqua, i ricercatori possono direttamente osservare il dynamics e mutamenti strutturali di queste biomolecole," dice il fisico Lori Goldner, un co-author della carta * pubblicata in Langmuir.

Con la vibrazione di un interruttore: Nanodrop “test tubes” sono creati da un interruttore elettronico che causa una micropipetta alla parte posteriore di scatto e lasciano una gocciolina di meno quel 1 micron di diametro per lo studio.
Accreditamento: NIST

I ricercatori recentemente hanno rivolto la loro attenzione al ruolo che ammucchiare svolge nel comportamento delle proteine ed altre biomolecole-là non è molto spazio supplementare in una cellula. I nanodroplets del NIST possono imitare l'ambiente ammucchiato in cellule a dove le proteine vivono mentre forniscono i vantaggi sopra altre tecniche limitano o immobilizzano le proteine per lo studio che può interferire con o danneggiano la proteina. Questa latta più realistica della regolazione aiuta i ricercatori a studiare la base molecolare della malattia ed a fornire le informazioni per sviluppare i nuovi prodotti farmaceutici. Per esempio, misfolded il gioco delle proteine un ruolo in molte malattie compreso tipo 2 il diabete, malattie del Parkinson e del Alzheimer. Vedendo come le proteine si piegano in questi nanodroplets, i ricercatori possono guadagnare la nuova comprensione in questi ailments e possono trovare le nuove terapie.

Il sistema di consegna di nanodroplet del NIST utilizza le micropipette di vetro molto piccole per creare le goccioline molto piccole dell'acqua sospese in un liquido oleoso per lo studio sotto un microscopio. Una pressione applicata forza la soluzione dell'acqua che contiene i soggetti della proteina alla punta della micropipetta mentre si siede immerso in una piccola goccia di olio sulla fase del microscopio. Allora, come un mago che sbatte una tovaglia fuori di una tabella mentre lascia il dinnerware dietro, un interruttore elettronico causa la pipetta alla parte posteriore di scatto, lasciante tipicamente una piccola gocciolina di meno che un micrometro di diametro.

La gocciolina è tenuta sul posto con un laser "tweezer ottico," e un altro laser è usato eccitare la fluorescenza dalla molecola o dalle molecole nella gocciolina. In un insieme degli esperimenti di fluorescenza, spiega Goldner, "le molecole sembrano unperturbed dal loro relegazione- non attaccano alle pareti o non lasciano i fatti contenitore-importanti per sapere per fare nanochemistry o la biofisica della singolo-molecola." Simile ad un lavoro precedente (veda "le `Micro-caselle di acqua utilizzate per studiare le singole molecole", il battimento 20 luglio 2006 di tecnologia), ricercatori egualmente ha dimostrato che le singole molecole fluorescenti della proteina potrebbero essere rilevate all'interno delle goccioline.

La fluorescenza può rivelare il numero di molecole all'interno del nanodroplet e che può mostrare il movimento o i mutamenti strutturali della molecola o delle molecole limitata, permettendo che i ricercatori studino come due o i più proteine si interagiscono. Usando soltanto alcuni molecole ed importi molto piccoli dei reagenti, la tecnica egualmente minimizza l'esigenza dei prodotti chimici costosi o tossici.

Riferimento:

* J. Linguetta, A.M. Jofre, G.M. Lowman, R.B. Kishore, J.E. Reiner, K. Helmerson, L.S. Goldner e M.E. Greene. Proteina fluorescente verde in nanodroplets acquosi inertially iniettati. Pubblicato in Langmuir, APPENA POSSIBILE articolo, data di emissione di Web: 27 marzo 2008.

È indicata un'immagine del batteriofago Epsilon15 studiato da Wen Jiang, un professore di aiuto delle scienze biologiche a Purdue. Il batteriofago è indicato ad una risoluzione 4.5 del angstrom — l'più alta risoluzione realizzata per un organismo vivente di questo formato. Laboratorio di accreditamento Graphic/Wen Jiang

LAFAYETTE AD OVEST, Ind. - una squadra ha condotto da un ricercatore dell'università di Purdue ha realizzato le immagini di un virus dettagliatamente due volte più grandi di precedentemente era stato realizzato.

Wen Jiang, un professore di aiuto delle scienze biologiche a Purdue, ha condotto un gruppo di ricerca che ha usato la tecnica d'emersione dell'elettrone della singolo-particella cryomicroscopy per bloccare un'immagine tridimensionale di un virus ad una risoluzione di 4.5 angstroms. Circa 1 milione angstroms sarebbero uguale il diametro dei capelli umani.

“This è uno dei primi progetti per raffinare la tecnica al punto di risoluzione vicina del atomico-livello, ” Jiang detto, che egualmente è un membro del gruppo strutturale di biologia di Purdue’s. “This rompe una soglia e che permette che noi ora vediamo un nuovo livello intero del particolare nella struttura. Ciò è l'più alta risoluzione realizzata mai per un organismo vivente di questo size.”

I particolari della struttura di un virus forniscono le informazioni importanti per sviluppo dei trattamenti di malattia, ha detto.

“If capiamo che il sistema - come le particelle del virus montano e come infettano una cellula ospite - esso notevolmente migliorerà la nostra capacità di progettare un trattamento, ” Jiang che detto. i biologhi di “Structural effettuano la scienza di base e forniscono le informazioni per aiutare quelli che lavorano al aspects.” clinico;

Una carta che dettaglia il lavoro è stata pubblicata del 28 nell'emissione febbraio della natura.

Roger Hendrix, un professore delle scienze biologiche all'università di Pittsburgh, ad esempio che cosa è imparata circa i virus può essere applicato a molti altri sistemi biologici.

“Understanding le proteine che creano la struttura di un virus ci dà la comprensione nelle macchine biologiche molto piccole trovate durante i nostri corpi, ” ha detto. “Getting al angstrom 4.5 che usando questa tecnica è uno spartiacque degli ordinamenti perché è la prima volta noi può realmente seguire la catena del polipeptide - la base delle proteine. Ora possiamo vedere gli ingranaggi e le leve molto piccoli che permettono che le proteine si muovano e si interagiscano mentre effettuano il loro roles.” biologico complicato;

La tecnica di formazione immagine, chiamata cryo-Cryo-EM, ha il beneficio aggiunto di effettuare il campione che è studiato in un dichiarare molto simile al relativo ambiente naturale. Altre tecniche di formazione immagine usate regolarmente, quale la cristallografia dei raggi X, richiedono il campione sono maneggiate.

il metodo di “This offre un nuovo metodo per la modellistica della struttura delle proteine in altri complessivi macromolecolari, quale DNA, avicino-natale dichiara, ” Jiang detto. il campione di “The è purificato in una soluzione che è molto simile all'ambiente che sarebbe trovato in una cellula ospite. È come se il virus sia congelato in vetro e sia vivo e contagioso mentre esaminiamo it.”

Oltre che Jiang, Matthew L. Baker, Joanita Jakana e Wah Chiu dall'università di Baylor della medicina e Peter R. Weigele ed il re Jonathan da Massachusetts Institute of Technology hanno lavorato al progetto, che è stato costituito un fondo per dagli istituti nazionali di salute e del National Science Foundation.

La squadra ha ottenuto un programma tridimensionale del capsid, o coperture della proteina, del batteriofago epsilon15, un virus che infetta i batteri ed è un membro di una famiglia dei virus che sono le forme di vita più abbondanti su terra, Jiang detto.

Altri metodi di determinazione della struttura non hanno potuto essere usati per questa famiglia del virus. Nessun erano stati cristallizzati con successo e la complessità dei membri di questa famiglia aveva impedito la valutazione con la sequenza del genome da solo.

la dimostrazione di “This indica che il cryo-Cryo-EM è doable ed è un punto importante nel raggiungere la piena capacità di questa tecnica, ” ha detto. l'obiettivo di “The è di farla raggiungere lle 3 - 4 risoluzioni del angstrom, che permetterebbero che noi vediamo chiaramente gli amminoacidi che compongono un protein.”

Nella microscopia elettronica, un fascio degli elettroni sostituisce il raggio di luce usato in un microscopio convenzionale. L'uso degli elettroni anziché luce permette il microscopio a “see” in dettaglio molto più grande.

Il Cryo-Cryo-EM raffredda bene gli esemplari alle temperature sotto il punto di congelazione di acqua. Ciò fa diminuire danni dal fascio elettronico e che permette che gli esemplari siano esaminati per un periodo di tempo più lungo. Il tempo maggiore di esposizione tiene conto le immagini più taglienti e più dettagliate.

I ricercatori che usando il cryo-Cryo-EM avevano ottenuto le immagini ad una risoluzione di 6-9 angstroms ma non potrebbero differenziare fra i più piccoli elementi della struttura hanno spaziato soltanto 4.5 angstroms a parte.

“There sono elementi differenti che compongono i blocchetti di costruzione della proteina del virus, ” Jiang detto. “It è come esaminare una coperta a strisce. Da una distanza, le bande offuscano insieme e la coperta sembra essere un colore solido. Mentre ottenete più vicino potete vedere le bande differenti e se utilizzate una lente d'ingrandimento che potete vedere i fili di stringa che compongono il materiale. La risoluzione deve essere più piccola della distanza fra i fili del filetto per vedere due fili separati.

“By che possono zumare dentro, ricercatori potevano vedere i componenti che hanno offuscato insieme al resolution.” realizzato più iniziale;

Il Cryo-Cryo-EM richiede i microscopi elettronici high-end e le risorse di computazione potenti. Il gruppo di ricerca ha usato l'università di Baylor del microscopio del cryoelectron di Medicine’s. È previsto che Purdue installi un microscopio del cryoelectron di dichiarare-of-the-art in 2009.

In Purdue 2006 ricevuto una concessione $2 milioni dall'istituto nazionale di salute per comprare il microscopio. Sarà installato in Hockmeyer Corridoio di biologia strutturale, previsto aprirsi in 2009.

I programmi destinati all'elaboratore sono usati per estrarre il segnale dal microscopio e per unire le migliaia delle immagini bidimensionali in un'immagine tridimensionale esatta che traccia la struttura del virus. Ciò richiede l'uso di grande insieme di dati e non potrebbe essere fatta a meno di le risorse dell'ufficio di Purdue’s di tecnologia dell'informazione, o ItaP, Jiang detto.

Jiang ha usato il programma del condor di Purdue’s - che collega i calcolatori compreso le macchine desktop ed i grandi, calcolatori potenti di ricerca - per creare la più grande rete di computazione distribuita ad un'università.

“ITaP ci ha fornito potenza di calcolo alla scala del supercomputer che era necessaria per questo lavoro, ” ha detto. il programma del condor di “Purdue’s ha permesso che noi approfittassimo dell'potenza di 7.000 calcolatori. Ciò era un elemento critico al nostro success.”

Jiang progetta continuare a raffinare ogni punto del processo per migliorare le possibilità della tecnica e per esaminare la specie più medicamente relativa del virus.

Il gruppo strutturale di biologia di Purdue’s studia un gruppo vario dei problemi, compreso le vie di segnalazione cellulari, la catalisi del RNA, il bioremediation, lo sviluppo molecolare, l'entrata virale, la replica virale e la patogenesi virale. I ricercatori usano una combinazione della cristallografia dei raggi X, della spettroscopia cryomicroscopy e RMN dell'elettrone e di di calcolo avanzato e di modellistica degli strumenti per studiare questi problemi.

Il professor postdoctoral Gustavo Caetano-Anollés di scienze del sole (di sinistra) e del raccolto di Feng-Jie del ricercatore dell'Illinois ha cominciato con l'idea che capire le proprietà strutturali del tRNA farebbe la luce su come gli organismi ed i virus si sono evoluti. Foto da L. Brian Stauffer, U. di I. News Bureau.

Il RNA di trasferimento (anche chiamato tRNA) è una molecola antica, centrale ad ogni operazione ch'una cellula effettua e così essenziale a tutta la vita. Un nuovo studio dall'università di Illinois indica che è egualmente uno storico grande, conservando alcuni degli eventi più iniziali e più profondi dell'esperienza evolutiva in relativa struttura.

Lo studio, co-scritto da Gustavo Caetano-Anollés, un professore delle scienze del raccolto e del sole postdoctoral di Feng-Jie del ricercatore, compare il 7 marzo nella biologia di calcolo di PLoS. Caetano-Anollés è una filiale del U. di I. Institute per biologia di Genomic.

Delle migliaia di RNAs finora identificate, il RNA di trasferimento (tRNA) è la la maggior parte mediatore diretto fra i geni e le proteine. Come i molti l'altro RNAs (acidi ribonucleici), sussidi di tRNA in geni di traduzione nelle catene degli amminoacidi che compongono le proteine. Con l'aiuto di un enzima altamente designato, ogni molecola di tRNA riconosce e si aggancia su un amminoacido specifico, che trasporta nel macchinario della proteina-costruzione. Per aggiungere con successo il relativo amminoacido all'estremità di una proteina crescente, il tRNA deve anche leggere esattamente un segmento codificato del RNA del messaggero, che dà le istruzioni per la sequenza esatta degli amminoacidi nella proteina.

Il fatto che il tRNA è in modo da centrale all'operazione dei mezzi delle proteine della costruzione probabilmente che è stato a lungo intorno, Caetano-Anollés ha detto. La sua inchiesta ha cominciato con un hunch che capire le proprietà strutturali del tRNA farebbe la luce su come gli organismi ed i virus si sono evoluti.

"forse nello sviluppo ci sono cose che sono che sono mantenuti, tenuto su, per milioni o persino i miliardi di anni," Caetano-Anollés così fondamentale detto. "quelli sono i fossili, i fossili molecolari, che ci dicono circa l'esperienza. Di conseguenza, studiare queste molecole può rivolgere le domande fondamentali nella biologia e nello sviluppo."

Tutti i tRNAs si montano in una figura che, se appiattito, assomiglia ad un cloverleaf. I modelli in queste strutture danno gli indizii a storia evolutiva iniziale. Le zone rosse della molecola descritta sopra sono l'più antico. Cortesia di immagine di Gustavo Caetano-Anollés.

Tutti i tRNAs si montano in una figura che, se appiattito, assomiglia ad un cloverleaf. La squadra ha cominciato cercando i modelli in questa struttura del cloverleaf, usando i dati dettagliati dalle centinaia delle molecole che rappresentano i virus e ciascuno dei tre superkingdoms di vita: archaea, batteri ed eukarya.

I ricercatori hanno convertito tutte le caratteristiche di distinzione di diverse strutture in caratteri codificati, un processo del cloverleaf di tRNA che ha permesso una ricerca automatizzata (cioè il più semplice, la maggior parte del probable) dell'albero di famiglia "più parsimonious" di tRNA. Hanno condotto la stessa analisi sui tRNAs di ciascuno dei superkingdoms, per vedere quanto lontano questi raggruppamenti hanno diverso dall'albero generale. Questo confronto li ha permessi di determinare l'ordine in cui i virus e ciascuno dei superkingdoms hanno diverso.

La nuova analisi sostiene uno studio più iniziale che ha suggerito che il archaea era il primo da presentare come gruppo evolutionarily distinguibile. Archaea è microbi che possono sopravvivere in acido d'ebollizione, vicino agli sfiati sulfurous dell'oceano o in altri ambienti estremi. Lo studio più iniziale, anche condotto da Caetano-Anollés, analizzato il catalogo ampio di proteina si piega - quelle regioni precisamente configurate in proteine che danno loro la loro funzionalità - come guida turistica a storia evolutiva.

"i dati del RNA di trasferimento abbinano i nostri dati più iniziali," Caetano-Anollés detto. "questo è importante perché due righe di prova indipendente stanno sostenendosi."

La nuova analisi egualmente indica che i virus sono emerso non lungo dopo il archaea, con il eukarya di superkingdoms ed i batteri che seguono molto più successivamente - ed in quell'ordine. Ciò che trova può influenzare l'eccedenza continua di dibattito di se i virus hanno esistito prima, o dopo, l'emersione delle cellule viventi, Caetano-Anollés ha detto.

"questo sostiene l'idea che i virus sono risultato dal settore cellulare," lui ha detto.