蒙大拿州立大學科學家在化學和生化的部門發布了新建研究能日影響百萬壽命在世界遭受血液鋼混亂的這個星期。
馬丁・勞倫斯(被留下) 並且Anoop Sendamarai (MSU 相片由Kelly Gorham)
本文, 將出現在國家科學院行動, 選派馬丁勞倫斯和博士候選人Anoop Sendamarai 副教授工作。成對度過了過去二年學習Steap3, 蛋白質被介入在調控鋼的body’s 吸收。

他們的研究- 組成Steap3 - 原子的第一三維映射的結果能允許製藥公司某天設計藥物調控鋼級別在血液。

“Iron 重要, ” 勞倫斯說。“You can’t 居住沒有它, 但it’s 一把雙刃劍。太多一件好事可能殺害you.”

鋼發揮幾個重要功能在血液。它運載氧氣, 運輸電子在電池之內和充當在酵素系統的一個重要角色。

鋼不規則性是一些最公用的血液混亂在世界上。根據世界衛生組織, 鋼缺乏, 可能導致貧血症, 比十億個人影響更多在世界, 可能造成發展和免疫系統問題。

相反地, 有許多鋼, 情況叫做hemochromatosis, 可能並且損害機體由發行破壞性的自由基, 勞倫斯說。Hemochromatosis 影響大約一個在每300 個人和是最公用在北歐洲祖先的人。左未經治療, 它可能導致早期的死亡, 經常由年齡50 。

“We’re 觸擊了由多少個人有太多或太少許鋼, ” 勞倫斯說。

瞭解在運輸和維護的Steap3’s 角色平衡了鋼的級別, 勞倫斯和Sendamarai 有查找和淨化蛋白質的範例和然後第一次把那些範例變成水晶。

勞倫斯說結晶進程的結果, 如果正確地做, 是類似於磚牆的剛性結構。如果做不正確地, 它類似嚴密堆磚。

“It’s 種類黑色藝術真正更多比科學, ” 勞倫斯說。“You can’t 總預言這种witch’s 釀造需要是得到它對crystallize.”

他說唯一幾個實驗室在國家（地區）結晶鋼運輸蛋白質像Steap3, 情況那安排MSU 在架子和安排一樣像哈佛醫學院。

一旦結晶, 範例被射擊以一條強有力的X-射線射線。電子在範例衍射X-射線, 創建模式在一個數字式傳感器。技術, 叫做X-ray 結晶學, 使用從50 年代確定不同的物質結構。

在他們的地下室實驗室在campus’s 新建化學大廈, 勞倫斯和Sendamarai 然後審查了衍射模式由Steap3 創建。

“It’s 有點兒喜歡等高線圖, ” Sendamarai 認為。我們看峰頂的“Whenever, 我們知道有atoms.”

工作落後, 他們能數學上確定原子的位置在蛋白質和顯示他們在三維數。

computer-drawn 結果, 類似被纏結的絲帶和字符串的一個三維圖像, 是什麼的照片Steap3 查找原子喜歡。

Sendamarai 認為有那張照片, 描述所有角落和裂口在protein’s 表面, 能允許藥物公司設計藥物適合那些地點像難題片斷。

如果未來藥物適合那些角落糾正, 它能幫助對待hemochromatosis 。從那裡, Sendamarai 說它會是可以想像的運作落後和可能對待鋼缺乏或貧血症。

勞倫斯說, Steap3 是只一個在影響鋼運輸蛋白質的系列。這個夏天, 除繼續之外學習Steap3, 勞倫斯和Sendamarai 希望學會是否實驗室將接受授予從健康全國學院從事其它鋼運輸蛋白質。

“It’s 一個重要步驟往往學會調整鋼級別在患者與太多或太少許鋼, ” Sendamarai 認為。“But, 那裡是很多問號左在鋼運輸。It’s 大field.”

被顯示噬菌體的圖像Epsilon15 由Wen 江, 生物科學一名助理教授學習在Purdue 。噬菌體被顯示在4.5 的解決方法埃— 最高的解決方法達到為這個範圍一個生存有機體。 Credit Graphic/Wen 江實驗室

西部拉斐特, Ind 。- 小組帶領了由Purdue 大學研究員達到了病毒的圖像二次大於早先詳細達到了。

Wen 江, 生物科學一名助理教授在Purdue, 帶領了曾經唯一微粒電子湧現的技術cryomicroscopy 獲取病毒的一個三維圖像在4.5 埃的解決方法的一個研究小組。大約1 百萬埃會等於人髮的直徑。

“This 是第一項目的當中一個提煉技術對點近的原子級別解決方法, ” 前述江, 並且是Purdue’s 結構生物組的成員。“This 中斷閾值和允許我們現在看一個整體新建詳細程度在結構。這是最高的解決方法曾經達到為這size.” 一個生存有機體;

病毒的結構的詳細資料為疾病處理的發展提供重要的資訊, 他說。

我們瞭解的“If 系統- 怎麼病毒微粒聚集並且怎麼他們傳染寄主細胞- 它很大地將改進我們的能力設計處理, ” 江說。“Structural 生物學家執行基礎科學和提供資訊幫助那些從事臨床aspects.”

論文選派工作被發表了在本質的2月28 日問題。

Roger Hendrix, 生物科學教授在匹茲堡大學, 說什麼得知病毒可能嚮許多其它生物系統被申請。

“Understanding 創建的蛋白質病毒的結構給予我們洞察力入微小的生物設備被查找在我們的機體過程中, ” 他說。“Getting 對4.5 埃使用這個技術是排序意義重大因為這是我們可能實際上第一次跟蹤多縮氨基酸鏈子- 蛋白質的中堅。現在我們能看允許蛋白質行動和互動的微小的齒輪和槓桿當他們執行他們的複雜生物roles.”

想像技術, 稱cryo Em, 有維護範例的被添加的福利被學習在狀態非常相似與其自然環境。其它想像技術正常被使用, 譬如X-射線結晶學, 要求範例被操作。

“This 方法提供一個新建途徑為塑造蛋白質結構在其它大分子裝配件裡, 譬如DNA, 在近當地狀態, ” 江說。“The 範例被淨化在與環境是非常相似會被查找在寄主細胞的解決方法。它是好像病毒凍結在玻璃裡並且它活和感染的當我們審查it.”

除江之外, 馬修・L. Baker, Joanita Jakana 和Wah Chiu 從醫學Baylor 學院, 和彼得・R. Weigele 和喬納森國王從麻省理工學院研究項目, 由健康和國家科學基金會全國學院資助。

小組獲得了capsid 的三維映射, 或蛋白質殼, epsilon15 噬菌體, 傳染細菌的病毒並且是病毒的系列的成員是最豐富的生活表單在地球上, 江說。

確定結構其它方法不能被使用為病毒這個系列。無成功被結晶了, 並且這個系列的成員的複雜防止了評估通過染色體順序單獨。

“This 演示表示, cryo Em 是可行的和是一個主要步驟在實現這個技術潛能, ” 他說。“The 目標是安排它到達一個3 個到4 個埃解決方法, 會允許我們清楚地看氨基酸組成protein.”

在電子顯微鏡術, 電子射線代替光束被使用在一個常規顯微鏡。對電子的用途代替光允許顯微鏡對“see” 在更加了不起的詳細資料。

Cryo Em 冷卻標本對溫度很好在冰點水之下。這減少損傷從電子束和允許標本被審查一個更加長式的時期。更久的曝光時間考慮到更加鋒利, 更加詳細的圖像。

研究員使用cryo Em 獲得了圖像在6-9 埃的解決方法但不能區分在結構之間的更小的要素分開間隔了只4.5 埃。

“There 是組成蛋白質構件病毒的不同的要素, ” 江說。“It 是像審查鑲邊一攬子。從距離, 條紋一起弄髒並且一攬子看來是一單色。當您得到更加緊密您能看不同的條紋, 和如果您使用您能看字符串子線組成物料的一個放大鏡。解決方法比距離需要小在線程數之間子線為了看二條不同子線。

“By 能迅速移動, 研究員能看一起弄髒在更加早期的達到的resolution.” 的要素;

Cryo Em 要求高端電子顯微鏡和強有力的計算來源。研究小組使用了Medicine’s cryoelectron 顯微鏡Baylor 學院。它被預計2009 年, Purdue 將安裝科技目前進步水平cryoelectron 顯微鏡。

2006 年Purdue 被接受$2 百萬授予從健康全國學院採購顯微鏡。它將被安裝在Hockmeyer 霍爾結構生物, 2009 年被預計打開。

電腦程式使用從顯微鏡提取信號和結合千位二維圖像入映射病毒的結構的一個準確三維圖像。這要求對一個大資料集的用途, 不能做了沒有資訊技術Purdue’s 辦公室資源, 或ItaP, 江說。

江曾經Purdue’s 鏈接電腦包括桌面設備和大, 強有力的研究電腦- 的神鷹程式- 創建最大的分配計算網路在大學。

“ITaP 提供我們以計算力量在是必要的為這個工作的巨型電腦縮放比例, ” 他說。“Purdue’s 神鷹程式允許我們利用7,000 臺電腦的力量。這是一個重要要素對我們的success.”

江計劃繼續提煉進程的每個步驟改進技術的能力和審查更加醫療上相關的病毒種類。

Purdue’s 結構生物組學習一個不同的組問題, 包括蜂窩電話信號路、核糖核酸催化、bioremediation 、分子演變、病毒項、病毒複製和病毒發病原理。研究員使用X-射線結晶學, 電子cryomicroscopy, 核磁共振的分光學, 和先進的計算和塑造工具的組合學習這些問題。

伊利諾伊博士後的研究員Feng 傑・太陽(被留下) 並且莊稼科學Gustavo Caetano-Anoll3es 教授從想法開始了, 瞭解tRNA 結構屬性會顯示清楚怎樣有機體和病毒演變了。 相片由L. 布賴恩・Stauffer, I. News Bureau U. 。

調用核糖核酸(並且叫做tRNA) 是一個古老分子, 中央對電池執行和因而重要對所有壽命的每個任務。一項新建研究從伊利諾伊大學表明, 這並且是一位了不起的史學家, 保存一些演變過去的最早期和最深刻的活動在其結構裡。

研究, 由Gustavo Caetano-Anoll3es 寫, 莊稼科學教授, 和博士後的研究員Feng 傑・太陽, 出現3月7 日在PLoS 計算生物。Caetano-Anoll3es 是I. Institute U. 的子公司為Genomic 生物。

千位RNAs 到目前為止被辨認, 調用核糖核酸(tRNA) 是多數直接中介在基因和蛋白質之間。像許多其它RNAs (核糖核酸), tRNA 援助在轉換的基因入組成蛋白質氨基酸的鏈子。在高度被瞄準的酵素幫助下, 各個tRNA 分子認出和鎖上特定氨基酸, 它運載入蛋白質大廈機械。為了成功添加其氨基酸來增長的蛋白質的末端, tRNA 必須準確地並且讀信使核糖核酸的一個代碼段, 給指令為氨基酸確切的順序在蛋白質。

情況tRNA 大概是因此中央對大廈蛋白質平均值任務它長期是, Caetano-Anoll3es 認為。他的查詢開始了以直覺, 瞭解tRNA 結構屬性會顯示清楚怎樣有機體和病毒演變了。

"或許在演變有是那麼根本的事他們被保留, 暫掛, 為百萬甚至億萬幾年," Caetano-Anoll3es 說。"那些是化石, 分子化石, 告訴我們關於過去。所以, 學習這些分子可能論及根本問題在生物和演變。"

所有tRNAs 裝配自己入, 如果鋪平, 類似苜蓿葉形立交路口的形狀。模式在這些結構裡給線索早期的演變歷史記錄。分子的紅色面積被生動描述以上最古老。 Gustavo Caetano-Anoll3es 圖像禮貌。

所有tRNAs 裝配自己入, 如果鋪平, 類似苜蓿葉形立交路口的形狀。小組開始了由尋找模式在這個苜蓿葉形立交路口結構裡, 使用詳細的資料從上百分子代表病毒和每個生活三superkingdoms: archaea 、細菌和eukarya 。

研究員轉換了各自的tRNA 苜蓿葉形立交路口結構成被編碼的字符, 承認電腦化的搜索"parsimonious" 的進程所有區別的功能(那是最簡單, 多數可能) tRNA 系族樹。他們進行同樣分析在每個的tRNAs superkingdoms, 看多遠這些分組分流了從整體結構樹。這個比較給他們確定病毒和每個superkingdoms 分流的命令。

新建分析支持建議的一項更加早期的研究archaea 是一升起作為一個evolutionarily 可區分的組。Archaea 是能生存在煮沸的酸裡, 在sulfurous 海洋出氣孔附近或在其它極端環境裡的微生物。更加早期的研究, 由Caetano-Anoll3es 並且帶領, 被分析蛋白質浩大的目錄摺疊- 那些精確地配置的地區在給他們他們的功能- 的蛋白質裡作為指南對演變歷史記錄。

"調用核糖核酸資料符合我們的更加早期的資料," Caetano-Anoll3es 說。"這重要因為獨立證據二條線路互相支持。"

新建分析並且表明, 病毒不長期湧現了在archaea 以後, 用superkingdoms eukarya 和細菌以後隨後而來- 和在那次序。這查找也許影響持續的辯論在在是否之前病毒存在了, 或以後, 活細胞誕生, Caetano-Anoll3es 認為。

"這支持想法, 病毒出現了從蜂窩電話域," 他說。