Detaillierte Bilder von winzigen zelluläre Maschinen den Menschen " erfasst

Eine Standuhr ist , auf seiner Oberfläche , ein raffiniert- Maschine. Groß und stattlich , ist seine Aufgabe, ständig kreuzen sich die Zeit . Aber ein Blick ins Innere zeigt eine viel komplizierter Tanz der Teile , aus genau ausgestattete Getriebe kabel umarmte Riemenscheiben und wippenden Hebel .

Wie die Erkundung der Innenleben einer Uhr, ein Team der University of Wisconsin-Madison Forscher wird in das Innenleben der kleinen zellulären Maschinen genannt Spliceosomen , die machen alle Proteine ​​unseres Körpers zu funktionieren brauchen Hilfe Graben . In einer neuen Studie in der Fachzeitschrift Nature Structural and Molecular Biology , der UW-Madison David Brow veröffentlicht , Samuel Butcher und Kollegen haben Bilder dieser Maschine erfasst und enthüllt Details noch nie gesehen.

In ihrer Studie zeigen sie Teile des Spleißosom - von RNA und Protein aufgebaut - mit einer größeren Auflösung als jemals erreicht wurde, wertvolle Einblicke in die komplexen Arbeiten und auch , wie alt seine Teile auch sein mag.


U6 RNA ist rot und die vier RRMs von Prp24 Protein sind beige , orange, aqua und lila, mit Linkern in grau.
Bildnachweis: Brow und Butcher Labs

Durch ein besseres Verständnis der normalen Prozesse , die unsere Zellen ticken zu machen, diese Informationen könnten eines Tages dienen als Blaupause für die , wenn etwas schief geht. Zellen sind die Grundeinheiten der alle Gewebe in unserem Körper , aus unserem Herzen , um unser Gehirn , unsere Haut und Lunge .

Es kann auch helfen, andere Wissenschaftler, die ähnliche zelluläre Maschinerie und darüber hinaus bietet sie einen Blick zurück in der Evolution , die eine engere Verbindung zwischen Proteinen und RNA , älterer Cousin DNA , als war einmal geglaubt .

" Es gibt uns eine viel bessere Vorstellung davon, wie RNA und Proteine ​​interagieren als je zuvor ", sagt Brow , ein UW-Madison Professor für Biomolekulare Chemie .

Die Spleißosom besteht aus sechs Komplexe, die zusammenarbeiten, um die rohen Nachrichten, die von Genen kommen bearbeiten, Ausschneiden (daher , Spleißen ) nicht benötigten Teile der Nachricht zusammen. Letztlich werden diese Meldungen in Proteine ​​, die die Arbeit der Zellen tun übersetzt . Das Team erstellt Kristalle eines Teils des Spliceosoms genannt U6, der RNA und zwei Proteinen , ua sogenannte Prp24 .

Kristalle gepackt Formen einer Struktur , die es Wissenschaftlern dreidimensionale Bilder der Atome und Moleküle in sich aufnehmen kann. Die Kristalle waren so vollständig, und die Auflösung der Bilder so hoch ist, konnten die Wissenschaftler den entscheidenden Details , die sonst übersehen worden zu sehen .

Das Team fand heraus , dass in U6, die Prp24 Protein- und RNA - wie zwei Partner , die Hände - innig miteinander in einer Art molekularer Symbiose verbunden . Die Struktur ergibt Hinweise auf die Beziehung und die relativen Alter von RNA und Proteinen , einst dachte viel weiter auseinander auf einer evolutionären Zeitskala zu sein .

" Was ist so cool ist das Ausmaß der Ko-Evolution von RNA und Protein ", sagt Brow . " Es ist offensichtlich, RNA- und Protein musste schon ziemlich gute Freunde , so zu entwickeln. "

Die Bilder zeigten, dass ein Teil der Prp24 durch eine kleine Schleife in der U6 -RNA , die Feststellung , die einen wesentlichen Meilenstein auf Stirn und Metzgerei Quest stellt , wie U6 die Protein- und RNA- Arbeit gemeinsam fest, taucht . Es bestätigt auch andere Erkenntnisse Brow hat in den letzten zwei Jahrzehnten .

" Niemand hat je zuvor gesehen hat, und der einzige Weg, es passieren kann, ist für die RNA zu öffnen, damit das Protein passieren , und schließen Sie dann wieder ", sagt Fleischer, ein UW-Madison Professor für Biochemie .

Letztlich sagt Metzger sie zu verstehen, was die gesamte Spleißosom aussieht, wie die Maschinen gehen in den Zellen und wie sie funktionieren gebaut werden soll.

Dies ist zwar die erste Protein-RNA- Link so gesehen , nicht Brow nicht glauben, es ist einzigartig . Nach vollständiger, hochauflösende Bilder von anderen RNA-Protein- Maschinen und deren Komponenten erfasst , denkt er diese Verbindungen werden häufiger auftreten.

Er hofft, dass die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt auf dem Weg , diese zellulären Arbeitstiere zu verstehen.

"Es ist spannend zu studieren diese Maschinen ", sagt er . " Es gibt nur drei große RNA -Maschinen. Unsere 2 Milliarde Jahre entwickelt hat. Aber , sobald es herausgefunden , es ist fertig."

Die U6 Kristallstruktur wurde mit der US-Energiebehörde Office of Science der Advanced Photon Source am Argonne National Laboratory abgebildet. Die Arbeit wurde von einer gemeinsamen Zuschuss von der National Institutes of Health durch Brow und Butcher gemeinsamen finanziert.