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监控单元范围的核糖体蛋白的生产与剖析


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科学家开发出了一种工具,可以告诉他们的身份和数量每一个活细胞产生的蛋白质在任何给定的时间。新的高通量技术,研究人员可以捕获和量化蛋白质合成,有效地提供一种新的方式来“活细胞蛋白质普查”。这种进步可能帮助科学家确定蛋白质驱动特定疾病,和哪些蛋白质可能是最好的新药的目标。

“监控的能力正是蛋白质细胞使应该广泛告知生物学包括发育生物学的许多方面,学习甚至老化。”

的研究,是由霍华德休斯医学研究所研究员乔纳森·s .斯曼和他的同事们在加州大学旧金山分校),2月12日报道,2009年,科学快讯。

微阵列技术的一个最著名、最频繁使用的技术来量化蛋白质生产,快速、彻底,彻底改变了生物医学研究。但它侧重于分子证据表明一步蛋白质生产的害羞。结果,虽然微阵列用于识别信使RNA,关键分子,准备参与新蛋白的生产,他们不衡量回报——实际组装的蛋白质。

相比之下,斯曼的新技术,称为核糖体剖析,是更精确和可靠的识别蛋白质细胞产生,以应对不断变化的环境。它还提供了一种方法来衡量产生的任何给定的蛋白质是多少。

“我们认识到,核糖体分析可以提供一个强大的补充微阵列技术,采取下一步超越识别信使RNA来衡量实际的蛋白质合成,基因表达的最终回报”斯曼说,他是UCSF霍华德休斯医学研究员。

就好像微阵列提供了快照的汽车在路上,斯曼解释道,但核糖体分析可以确定哪些车是移动,甚至他们会有多快。最终,“移动”蛋白质的物质,药物的靶点。

“监控的能力正是蛋白质细胞使应该广泛告知生物学包括发育生物学的许多方面,学习甚至老化。核糖体分析最终可能也有重要的临床应用。例如,了解蛋白质癌细胞产生的光谱可以给一个详细的蓝图的病理学,这反过来会通知的预后和治疗疾病,”斯曼说。

核糖体的分子机器绑定到信使RNA, RNA信息转化为蛋白质。核糖体分析利用最近的基因测序技术革命,被称为深度测序。斯曼和他的团队决定适应这种技术的使用,因为它是快得惊人和精确。在一个实验中,深度测序可以识别50 - 100 RNA序列,增加了100倍的工具广泛应用于实验室。这种能力允许科学家们测量每个4500种不同的蛋白质的组装生产的酵母细胞。

“核糖体分析确实是婚姻的一个经典的观察核糖体与测序技术的突飞猛进,”Nicholas Ingolia说,这篇文章的第一作者和一个博士后斯曼的实验室。

”“足迹”的观察是核糖体的信使RNA告诉你哪些蛋白是目前生产的一部分。深度测序技术让我们计数数千万核糖体的足迹,让我们看到每一个蛋白的细胞,”Ingolia说。

研究人员分析了蛋白在酵母细胞生产因为酵母基因组简单和良好的补充蛋白质的核糖体分析使其成为一个优秀的测试用例。科学家们不希望遇到任何重大障碍,当他们开始使用核糖体剖析人类细胞。

实验在科学快讯》报道,霍华德·休斯医学研究所的科学家相比,蛋白质合成在正常酵母和那些已经缺乏氨基酸,一种压力。他们显示,近三分之一的蛋白质生产监管层面的翻译——监管是无形的微阵列测量。

核糖体分析的关键在于捕捉每个信使RNA分子在与核糖体的联盟。蛋白质合成的RNA-ribosome单位网站。核糖体RNA序列的一端附近通常开始向下移动,装配根据指令编码的氨基酸链的序列。斯曼把珠子的核糖体RNA链。

根据蛋白质的数量,超过20个核糖体可以绑定到任何RNA分子,或只有一个。核糖体分析确定所合成的蛋白质决定哪些mRNA的一部分被阅读的核糖体,它标识了丰富的核糖体RNA。

核糖体剖析技术涉及溶解酵母细胞与核糖体结合收集所有信使RNA分子。使用标准技术,科学家们然后切掉所有的RNA没有直接绑定到核糖体;通过离心分离每个RNA-ribosome单位;然后恢复信使RNA片段。RNA被复制回DNA通过深度测序和分析。

斯曼Ingolia认为测量蛋白质合成的高通量测序可能获得广泛使用在研究和制药实验室,强大的微阵列技术。体内细胞紧密控制蛋白质翻译防止疾病如糖尿病。新工具将是至关重要的援助人员试图了解细胞如何控制或未能控制蛋白质翻译在disease-induced下压力。理解应该援助诊断、治疗和新药的发展,Ingolia说。
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