Da regulierten Proteinabbau ist entscheidend für die bakterielle Virulenz und Invasion , zu verstehen, wie dieser Proteasen Funktion soll helfen, Wege, die durch neue ausgerichtet werden kann aufzudecken Antibiotika .
Eine gemeinsame Team von Wissenschaftlern einschließlich Biochemiker Peter Chien an der University of Massachusetts Amherst rekonstruiert , wie Bakterien genau steuern ihr Wachstum und ihre Teilung , ein Verfahren, wie der Zellzyklus bekannt ist, durch gezielte Zerstörung Schlüsselproteine über regulierte Proteinabbau .
Regulierten Proteinabbau verwendet bestimmte Enzyme, sogenannte energieabhängigen Proteasen , um eine selektive bestimmte Ziele zu zerstören . Da regulierten Proteinabbau ist entscheidend für die bakterielle Virulenz und Invasion , zu verstehen, wie dieser Proteasen Funktion soll helfen, Wege, die durch neue Antibiotika gezielt werden kann aufzudecken.
Alle Organismen kontrollierten Abbau von spezifischen Proteinen auf Zellverhalten in Reaktion auf interne oder externe Signale zu ändern , so Chien, ein Assistent Professor für Biochemie und Molekularbiologie . Und , ein Prozess, der muss als zuverlässig und stabil geschehen, wie die Zellteilung hat auch flexibel genug, um den Organismus zu wachsen und reagieren auf ihre sich ständig verändernden Umwelt zu sein . Aber wenig über die molekularen Mechanismen der Zellen , wie diese Herausforderungen bekannt.
Diese Arbeit , in Zusammenarbeit mit Kathleen Ryan und Kollegen an der University of California, Berkeley getan , wurde von den NIH Nationalen Institut für General Medical Sciences unterstützt. Ergebnisse erschienen in einem frühen Online-Ausgabe der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Energieabhängigen Proteasen kann man sich als winzige molekulare Maschinen gedacht werden , so Chien . Durch selektives Schneiden und zerstören Schlüsselproteine zu präzisen Zeitpunkten während der Zellteilung , nehmen sie verantwortlich , wenn und zu welchem Preis , eine Zelle wächst und teilt sich . Sie werden in allen Reichen des Lebens gefunden, aber sind in Bakterien , wo sie helfen, Zellen zu überwinden Stressbedingungen , wie einem Angriff durch Antibiotika-Behandlung besonders wichtig.
" Wenn die Umwelt wird schädlich , diese Proteasen selektiv auf bestimmte Proteine , die Zellteilung zu stoppen, damit die Bakterien kann sich stattdessen auf die Reparatur konzentrieren , bis die Stress ist vorbei, " Chien erklärt . " Das Verständnis, wie Bakterien nutzen diese Maschinen auf zellulärer und molekularer Ebene könnten Wege für die Entdeckung neuer Arzneimittel zur Behandlung von Infektionskrankheiten zu offenbaren. "
Die Forscher konzentrierten sich auf das Bakterium Caulobacter crescentus . Der Zellzyklus für dieses Bakterium durch die Zerstörung von wichtigen Proteinen, wie der essentiellen TranskriptionsfaktorCtra bekannt gesteuert , aber bis jetzt war es nicht klar, wie dies tatsächlich auf molekularer Ebene gearbeitet . Forscher haben seit mehr als 20 Jahren , dass einer der Faktoren, die für dieses Protein Zerstörung ist eine energieabhängige Protease ClpXP bekannt.
Aber ClpXP ist immer durch die bakterielle Zellzyklus vorhanden ist, nicht immer aktiv brechen Ctra , was darauf hindeutet , dass komplexere Regulierung los war. Weiterhin zeigte neueren Arbeiten , dass Ctra Abbau erfordert Änderungen in Botenstoffe , kleine Moleküle, die unterschiedliche Zellsignalwegemiteinander zu helfen. Ctra Abbau muss auch Dephosphorylierung von Proteinen, die als Adapter bekannt ist, stellt fest, Chien .
Sein Doktorand Kamal Joshi festgestellt, dass diese zusätzlichen Proteine wurden benötigt, um ein Gerüst , das die Ctra Substrat dem ClpXP Protease verknüpft erstellen. Wichtig ist, hatte dieses Gerüst , um die Kleinmolekül- Botenstoffe , um Ctra halten binden und hatte richtig dephosphoryliert Adapter , um die ClpXP Protease halten enthalten .
" Durch die Forderung, diese beiden Eingänge , die Zelle wird sichergestellt, dass Abbau Ctra an einer ganz bestimmten Zeit tritt nur auf , " Chien zusammenfasst. "Wir zeigen, dass die drei Proteine arbeiten als Mehrkomponenten- Adapter, um den Abbau der in Ctra Caulobacter crescentus stimulieren. Der Adapter funktioniert nur, wenn eine der Komponenten , CPDR ist unphosphorylierten und wenn eine weitere Komponente , Popa, ist mit dem Signal gebunden Molekül , zyklische diguanylate . All dies stellt sicher, dass Ctra wird nur nach unten in einem bestimmten Fenster in Zellteilungszyklus des Bakteriums gebrochen . "
Chien erhielt kürzlich einen Fünf-Jahres 1,4 Millionen Dollar Finanzhilfe aus NIH , um weiter zu erforschen , wie Bakterien sich mit Stress von ihrer eigenen Proteine zu zerstören . Seine zukünftige Arbeit sollte neue Wege, die gezielte könnte , um bakterielle Virulenz blockieren oder Bakterien aus Widerstand gegen die durch Antibiotika im Einsatz erzeugten Spannungen zu verhindern offenbaren.