Studium der Zelle Falzmaschinen können, zu verhindern Alzheimer-Krankheit Hilfe

Wissenschaftler mit ausgefeilten Bildgebungsverfahren haben eine molekulare Proteinfaltungsprozess, die helfen, die medizinische Forschung zu verstehen und Behandlung von Krankheiten wie Alzheimer , Lou-Gehrig- und Krebs beobachtet.

Die Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift berichtet Zelle, Überprüft ein Prozess, der Wissenschaftler wusste, bestand aber mit einem Mechanismus sie noch nie in der Lage gewesen , zu beobachten , so Dr. Hays Rye , Texas A

"Das ist ein Schritt in die Richtung zu verstehen, wie die Systeme , um Krankheiten wie Alzheimer verhindern modulieren. Wir mussten Falzmaschinen der Zelle zu verstehen und wie sie miteinander in einem komplizierten Netzwerk zu interagieren ", sagte Rye , der auch Associate Professor für Biochemie und Biophysik an der Texas A

Roggen erläutert , daß einzelne Aminosäuren get together wie Perlen auf einer Schnur verbunden , wie ein Protein in der Zelle hergestellt .

"Aber das lineare Sequenz der Aminosäuren ist nicht funktionsfähig ", erklärte er . "Es ist wie ein Origami -Struktur, die in eine dreidimensionale Form falten , um zu tun , was es zu tun hat, hat . "

Roggen genannten Forscher haben versucht, dieses Verfahren zu mehr als 50 Jahren zu verstehen, sondern in einer lebenden Zelle wird das Verfahren durch die Anwesenheit von vielen Proteinen in einem konzentrierten Milieu kompliziert.

" Die Beschränkungen für immer, dass Protein , um in eine gute ' Origami ' Struktur falten sind viel anspruchsvoller ", sagte er . "So gibt es spezielle Protein -Maschinen, als molekulare Chaperone bekannt , in der Zelle, die Proteine ​​falten zu helfen. "

Aber , wie die molekulare Chaperone helfen Proteinfaltung , wenn es nicht gut Falten von selbst war die quälende Frage für die Forscher .

" Molekulare Chaperone sind wie kleine Maschinen , weil sie Hebeln und Zahnrädern und Stromquellen haben . Sie gehen durch Umdrehen Zyklen und einfach irgendwie summen zusammen in einer Zelle , das Führen eines Proteinfaltungsreaktionalle paar Sekunden ", sagte Rye .

Die vielen chemischen Reaktionen, die lebensnotwendig sind angewiesen auf die genaue dreidimensionale Form von gefalteten Proteinen , wobei er. In der Zelle , Enzyme, zum Beispiel, sind spezialisierte Proteine, die Geschwindigkeit biologische Prozesse zu helfen entlang von Bindungsmolekülen und bringt sie zusammen in der richtigen Art und Weise.

" Sie werden zusammen wie ein dreidimensionales Puzzle gebunden ", erklärte Rye. "Und die Proteine ​​- die kleinen Perlen an der Kette , die dafür ausgelegt, wie Origami falten sind - gefaltet werden, um all diese Perlen in einem dreidimensionalen Raum zu positionieren, um perfekt um jene Moleküle wickeln und tun, chemische Reaktionen .

"Wenn das nicht geschieht - wenn das Protein nicht richtig gefaltet up bekommen - die chemische Reaktion kann nicht durchgeführt werden, und wenn es wichtig ist , die Zelle stirbt , weil es Nahrung in Energie benötigt, um die anderen zu bauen nicht konvertieren. Strukturen in der Zelle , die benötigt werden . Chemische Reaktionen sind der strukturelle Unterbau , wie Zellen zusammengesetzt sind , und all das hängt davon ab, die Proteine ​​, die in der richtigen Weise gefaltet. "

Wenn ein Protein nicht falten oder Falten falsch es verwandelt sich in eine "Aggregat ", die Rye beschrieben als "weiße Schmiere , die wie eine Art von Mayonnaise sieht , wie Dreck im Reagenzglas .

"Du bist tot, stirbt die Zelle ", sagte er .

Im Laufe der letzten 20 Jahre , sagte er, haben die Forscher , dass die Aggregationsprozess " ziemlich überzeugend " verknüpft , um der Entstehung von Krankheiten - Alzheimer-Krankheit . Lou -Gehrig-Krankheit . Huntington-Krankheit , Um ein paar zu nennen. Es gibt Hinweise darauf, dass Diabetes und Krebs auch an Proteinfaltung Erkrankungen verknüpft .

"Eine der Hauptaufgaben für die molekulare Chaperone ist jene Proteinfehlfaltung Ereignisse, die Aggregation und nicht lassen eine Zelle durch schlecht gefaltete oder aggregierte Proteine ​​vergiftet führen zu verhindern ", sagte er .

Rye -Team konzentrierte sich auf eine Taste molekularen Chaperon - der HSP60 .

"Sie HSP forderte " Hitzeschock-Protein ", weil , wenn die Zelle mit Wärme betonte , erhalten die Proteine ​​instabil und beginnen zu zerfallen und zu entfalten ", sagte Rye . " Die Zelle ist gebaut, um , indem sie mehrere der Chaperone zu versuchen, das Problem beheben zu reagieren.

" Diese besondere Chaperon nimmt entfaltete Protein und geht durch eine chemische Reaktion , um das entfaltete Protein binden und buchstäblich bringt es in einem kleinen ' Box '", sagte Rye .

Er fügte hinzu , dass das Geheimnis schon lange , wie die Faltung funktionierte, weil , während Forscher konnten Beweise , dass das passiert zu sehen , niemand genau gesehen, wie es passiert ist.

Rye und das Team konzentrierte sich auf eine chemisch modifizierte Mutanten , die in anderen Experimenten erschienen war , um an einem wichtigen Schritt in dem Prozess, der die "Maschine" durchläuft , um den Faltvorgang zu starten Stall . Diese clued die Forscher , dass diese Blockierung kann es leichter zu beobachten.

Sie dann verwendet werden Kryo-Elektronenmikroskopie , um Hunderttausende von Bildern des Verfahrens bei sehr hohen Auflösungen , die sie von zweidimensionalen flachen Bildern ein dreidimensionales Modell zu rekonstruieren erlaubt zu erfassen. Eine hoch entwickelte Computer-Algorithmus richtet die Bilder und klassifiziert sie in Unterkategorien .

" Wenn Sie genug von ihnen haben Sie tatsächlich zu rekonstruieren und sich eine Struktur wie ein dreidimensionales Modell ", sagte Rye .

Was das Team sah, war dies : Die HSP60 Chaperone wurde entwickelt, um Proteine, die nicht von denen, die sind gefaltet sind zu erkennen. Es bindet und sie dann über einen separaten Co- Chaperon , das ein "Deckel" stellt auf der Oberseite der Box , um die Falten Zwischen in der Box zu halten. Sie konnten das Feld bewegen zu sehen, und Teile des Moleküls bewegt, um das Chaperon- Box von der gebundenen Proteins schälen - oder "Geschenk" in der Box. Aber das gebundene Protein wurde in der Verpackung , wo es dann einen Faltungsreaktion gehalten . Sie sahen winzigen Tentakeln ", wie ein kleiner Tintenfisch in der Unterseite der Box aufsteigen und faßt das Substrat Protein und hilft halten Sie es in dem Hohlraum . "

" Das erste, was wir sahen, war eine große Menge eines entfalteten Proteins innerhalb dieses Hohlraums , " sagte er. "Auch wenn wir von vielen, vielen anderen Studien, dass es musste da rein wusste , niemand sie je gesehen hatte , wie dies vor . Wir können auch sehen, das nicht- native Protein mit Teilen der Box, die niemand je gesehen hatten interagieren vor . Es war spannend, das alles zum ersten Mal . ich denke, wir einen Blick auf ein Protein in den Prozess der Faltung , die wir tatsächlich auf andere Strukturen vergleichen bekam zu sehen. "

"Durch das Verständnis des Mechanismus dieser Maschinen , ist die Hoffnung , dass eines der Dinge, die wir lernen können, zu tun ist, schalten Sie sie nach oben oder schalten Sie sie ab , wenn wir müssen , wie für einen Patienten, der einer der Proteinfaltungskrankheitenhat ", sagte er genannten .