基因组是守卫的扭动的蛋白质

微小毛孔细胞核发挥重要作用的保护和维护健康老化的遗传物质。一个团队在德国的马克斯普朗克研究所的生物物理学理论生物物理学在法兰克福和蛋白质的合成生物物理障碍Gutenberg大学的研究小组已经真的满洞的理解这些核孔的结构和功能。科学家们发现出内在无序蛋白质的中心孔可以形成一个杂乱移动障碍,是重要的细胞渗透性因素但阻止病毒或其他病原体。

人类细胞保护他们的遗传物质在细胞核内,核膜的保护。作为细胞的控制中心,细胞核必须能够交换重要的信使分子,代谢物或蛋白质与其他细胞。建立了2000个毛孔因此核膜,每个大约1000个蛋白质组成。

几十年来,研究人员一直着迷于这些核孔的三维结构和功能,作为监护人的基因组:物质需要控制细胞被允许通过,当病原体或其他能损伤dna的物质不得入境。核孔可以因此被认为是分子的保镖,每秒每个检查成千上万的游客。只有那些有门票被允许通过。

核孔如何管理这个庞大的任务?大约300个蛋白质附着在孔隙脚手架伸出深入中央开放像触角。直到现在,研究人员不知道如何安排这些触角以及他们如何击退入侵者。这是因为这些蛋白质是本质上的无序和缺乏定义的三维结构。他们是灵活的,不断移动——就像意大利面在沸水中。

显微镜和计算机模拟的结合

随着这些内在无序蛋白质(idp)不断改变他们的结构,科学家很难破译他们的三维结构和功能。大部分的实验技术,研究人员使用图像蛋白质找一个定义的三维结构。到目前为止,中部地区的核孔被表示为一个洞,因为它是不可能确定组织在开放的国内流离失所者。

Gerhard悍马(Hummer)领导的研究小组,主管马克斯普朗克研究所的生物物理学,和爱德华Lemke,美因茨大学合成生物物理学教授和兼职董事分子生物学研究所的美因茨已经使用了合成生物学的新颖组合,多维荧光显微镜和计算机模拟研究活细胞的核孔隙国内流离失所者。

马克几点我们使用现代精密工具杂乱蛋白质的荧光染料,我们激发光和可视化的显微镜下,“Lemke解释道。“基于发光模式和持续时间,我们能够推断蛋白质必须安排。“悍马补充道,“然后,我们利用分子动力学模拟计算的国内流离失所者在孔隙空间组织,他们如何相互作用,以及他们如何移动。第一次,我们可以想象人类细胞的控制中心门口。”

动态蛋白质网络交通障碍

运输的触角孔隙呈现一个完全不同的行为相比我们之前知道的,因为他们彼此交互和货物。他们永远像前面提到的意大利面在沸水。所以,在孔的中心没有洞,但是盾牌扭来扭去的,杂乱的分子。病毒或细菌通过筛太大。然而,其他大型细胞分子需要在原子核可以通过携带非常具体的信号。这些分子有一个门票,而病原体通常不会。“通过把孔隙填充,我们在核运输研究进入一个新的阶段,”马丁贝克补充道,合作者和生物物理学的马克斯普朗克研究所的同事。

“了解毛孔运输或块货物将帮助我们识别错误。毕竟,有些病毒管理进入细胞核尽管障碍,“悍马总结。“与我们的相结合的方法,我们可以更详细地研究国内流离失所者寻找特定的细胞功能,为什么他们是不可或缺的尽管是容易出错。事实上,国内流离失所者被发现在几乎所有物种,尽管他们携带的风险形成聚集在老化过程中可导致神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症,”Lemke说。通过学习国内流离失所者的功能,研究人员致力于开发新的药物或疫苗,防止病毒感染和帮助健康老龄化。

参考:余米,Heidari对伊朗伊斯兰共和国通讯社表示M, Mikhaleva年代,et al,原位可视化无序核运输机械。自然。2023年。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 05990 - 0

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。