更清晰的x射线细胞的核糖体可能导致更好的抗生素

科学家们加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室(劳伦斯)已经宣布,他们已经逮捕了高分辨率的快照细菌核糖体与实验室的光源,而产生强烈的x射线束,可以揭示前所未有的庞大而复杂的分子结构细节。

完整的核糖体上的高分辨率数据允许研究人员构建详细的核糖体和现实的模型。

而锋利的图像的两个主要部分核糖体已经提供了洞察特定抗生素是如何工作的,许多抗生素,如氨基糖甙类,只有干扰整个完全组装分子机器。

“许多抗生素目标只有完整的机器,干扰信使RNA解码或运动,”主要作者杰米•凯特说化学助理教授,加州大学伯克利分校的分子和细胞生物学和物理生物科学部门职员科学家在劳伦斯。

“我们现在能够看一些这些药物和发现东西没有。”

美食,加州理工学院的一个成员为定量生物医学研究(QB3)在加州大学伯克利分校,和他的同事们报告的详细结构从大肠杆菌核糖体,常见的肠道细菌,在11月4日出版的科学。

21到25纳米,核糖体是原始nanomachine,遗传信息传递的信使RNA,解码,吐出的蛋白质。

只有四年前,美食是一个团队的一部分,发表核糖体的图片分辨率为5.5埃,一个埃,大小的一个氢原子,十分之一纳米。

图像分辨率为3.5埃,凯特和他的同事们看到个人在核糖体RNA链的核苷酸和蛋白质的氨基酸脊椎周围RNA核心。

新旧图像通过使用先进的光源beamlines x射线晶体学,提供极其明亮的x射线源。

光源在他的后院,凯特说,使得它更容易得到最好的晶体最大的三维图片细节。

他和他的实验室的同事生长晶体的核糖体,检查他们的质量在光源,然后调整晶体,再试一次。

“我们已经烧掉了成千上万的晶体在过去的五年里,”他说。

研究者获得两个完整的核糖体和大肠杆菌的高分辨率快照比较广泛的其他核糖体的构象。

这些数据来自x射线crystallographyic栖热菌属的图像分辨率酸奶和大肠杆菌核糖体,加上电子显微镜的大肠杆菌、酵母和哺乳动物的核糖体。

在一起,他们产生了凯特所说的“全球快照”,让他和他的同事们推断出各个部分如何易位过程中核糖体的功能。

新结构显示到目前为止的核糖体弯曲的两大块,棘轮和旋转核糖体通过重复的蛋白质的生产过程。

核糖体的“小”单元首先识别和依附于信使核糖核酸(mRNA),其中包含一份染色体DNA的一部分。

一旦小亚基发现起始位置,“大”单元和锁存器在移动,夹紧它们之间的信使rna。

沿着mRNA结合机器幻灯片,阅读每一个三个字母的密码子,这段代码匹配到相应的氨基酸,然后添加氨基酸——20可能构建块之一——延长蛋白质链。

这种转换发生、转移核糖核酸(tRNA)不断带来氨基酸构建块,而能源供应形式的分子三磷酸鸟苷(三磷酸鸟苷)循环。

后他们发现债券——称为肽键形式之间的链增长,新添加的氨基酸,小亚基棘轮的大亚基。

然后头部的小单元转动,准备将信使rna由一个密码子。

同时,将打开一个槽,允许mRNA移动和tRNA,耗尽它的氨基酸,漂走。

然后,小亚基翻转动作,重置,可以添加下一个氨基酸。这张照片易位的棘轮效应,旋转,开槽,然后扭转这些三个步骤——重复每秒钟10到20倍的细菌。

基于研究者的新数据的分析,凯特说,看来,同样,螺旋RNA的核糖体充当这些可逆转动弹簧承受的压力。

此外,核糖体港口惊人数量的积极的镁离子,数百人在所有明显的高负电荷中和RNA。

凯特说,没有这些镁离子排斥的核糖体RNA的负电荷将打击。

一些镁离子形成一个咸的液体之间的界面大小亚基的核糖体,也许润滑机器。这些和其他假设需要进一步探索,他说。

“所有我们看到的交互已经见过的分辨率较低,但目前还不清楚如何解释它们,”他说。“这些高分辨率的研究才合并我们的想法。”