Eine wesentliche Waffe im Kampf des Körpers gegen Infektionen hat sich in schärferen Blick geraten . Forscher an der Princeton University haben die 3D-Struktur eines Enzyms, um das genetische Material von Viren Bänder schneidet und hilft verteidigen gegen Bakterien entdeckt.
Die Entdeckung der Struktur dieses Enzyms , ein First- Responder in die körpereigene " angeborene Immunsystem , " könnte neue Strategien für die Bekämpfung von Infektionserregern und möglicherweise aktivieren prostatakrebs und Fettleibigkeit. Die Arbeit wurde 27. Februar in der Zeitschrift Science veröffentlicht .
Bis jetzt hat die Forschungsgemeinschaft ein Strukturmodell des menschlichen Form dieses Enzyms , wie RNase L bekannt fehlte , sagte Alexej Korennykh , ein Assistent Professor für Molekularbiologie und Leiter des Teams , das die Entdeckung gemacht .
" Jetzt, da wir die menschliche RNase L- Struktur , können wir beginnen , die Auswirkungen von krebserregenden Mutationen in der RNase-L- Gens zu verstehen. Zum Beispiel , Familien mit erblichen Prostatakrebs führen oft genetische Mutationen in der Region oder Ort , Kodierung RNase L, " Korennykh sagte . Die Verbindung ist so stark, dass die RNase L -Locus ist auch unter dem Namen " erblichen Prostatakrebs 1." Die neu gefundenen Struktur zeigt die Positionen dieser Mutationen und erklärt, warum einige dieser Mutationen könnte nachteilig sein , etwa um Krebs führen , wobei Korennykh . RNase L ist auch für die Insulinfunktion und hat der Fettleibigkeit in Verbindung gebracht.
Die Arbeit der Princeton -Team hat auch zu neuen Erkenntnissen über die Funktion des Enzyms führte .
Das Enzym ist ein wichtiger Akteur in der angeborenen Immunsystems , eine rasche und umfassende Reaktion auf Eindringlinge , die die Produktion eines Moleküls namens Interferon enthält . Interferon Relais Notsignale von infizierten Zellen zu benachbarten gesunden Zellen, wodurch die Aktivierung von RNase L auf seine Fähigkeit, durch die RNA , einen Typ von genetischem Material , das ähnlich zu DNA ist Scheiben drehen . Das Ergebnis ist eine neue Zellen für die Zerstörung der fremden RNA bewaffnet.
Die 3D-Struktur von Korennykh aufgedeckt und sein Team besteht aus zwei nahezu identischen Untereinheiten genannt Protomere . Die Forscher fanden heraus , dass ein Protomer findet und wird an der RNA , während die andere Protomer Schere es .
Der anfängliche Protomer klinkt eine der vier "Buchstaben" , die das RNA -Code , insbesondere die "U ", die für eine Komponente des RNA steht genannt Uridin . Die anderen Protomer "zählt" RNA Briefe ab der U , überspringt genau einen Buchstaben , schneidet dann die RNA .
Obwohl das Enzym kann jede RNA schneiden , auch , dass der körpereigenen Zellen , ist es nur, dass also, wenn durch Interferon aktiviert.
"Wir waren überrascht, dass die beiden Protomere waren identisch , aber haben unterschiedliche Rollen , eine Bindung und eine in Scheiben, " sagte Korennykh . "Enzyme üblicherweise verschiedene Stellen , die das Substrat binden und Reaktionen katalysieren . Im Fall von RNase L , scheint es, dass die gleiche genaue Proteinoberfläche beides können Binden und der Katalyse. Eine RNase L -Untereinheit zufällig nimmt eine Bindungsrolle, während die anderen identischen Untereinheit hat keine andere Wahl, als die Katalyse zu tun. "
Zur Struktur des Enzyms zu entdecken, zum ersten Mal erstellt die Forscher ein Kristall der RNase L -Enzym. Die größte Herausforderung war , die richtige Kombination von chemischen Behandlungen , die das Enzym zwingen würde, ohne sie zu zerstören kristallisieren.
Korennykh groupAfter viel Versuch und Irrtum und mit Hilfe eines automatisierten Systems , Postdoc- Research Associate Jesse Donovan und Doktorand Yuchen Han gelang es, die Kristalle .
Als nächstes wurden die Kristalle mit starken Röntgenstrahlen , die , wenn sie die Atome in den Kristall und bilden Muster anzeigt Struktur des Kristalls getroffen beugen bombardiert. Die Beugungsmuster zeigte, wie die Atome der RNase L sind im 3D-Raum angeordnet ist.
Gleichzeitig Sneha Rath, ein Doktorand in Korennykh Labor arbeitete auf das Verständnis der RNA-Spaltungsmechanismusvon RNase L unter Verwendung von synthetischen RNA-Fragmente . Ergebnisse Raths abgestimmt die strukturellen Ergebnisse der Han und Donovan, und die beiden Stücke von Daten schließlich gezeigt, wie RNase L spaltet seine RNA-Zielen .
Han, Donovan und Rath trugen gleichermaßen zu dem Papier und werden als Co- Autoren erste aufgeführt.
Schließlich Senior Research Spezialist Gena Whitney und Doktorand Alisha Chitrakar weitere Studien durchgeführt von RNase L in menschlichen Zellen , bestätigt die 3D-Struktur .
Nun, da die menschliche Struktur gelöst wurde , können die Forscher Möglichkeiten, um entweder zu verstärken oder zu dämpfen RNase L-Aktivität für die medizinische und therapeutische Anwendungen zu erforschen, sagte Korennykh .
"Diese Arbeit zeigt die wunderbare Nutzen tun sowohl Kristallographie und sorgfältige kinetische und enzymatische Studien zur gleichen Zeit ", sagte Peter Walter , Professor für Biochemie und Biophysik an der Universität von Kalifornien in San Francisco School of Medicine. "Kristallographie gibt ein statisches Bild , das in beträchtlichem Ausmaß durch Studien der Kinetik verbessert wird . "