研究发现在细菌riboswitch弹簧锁机制

在发现指向潜在的新抗生素类药物,从莱斯大学和密歇根大学的科学家破译共同但鲜为人知的细菌的工作开关,切断了蛋白质生产开始之前。许多革兰氏阳性细菌使用T-box riboswitches调节蛋白质利用的生产氨基酸,所有蛋白质的基本构建块。自然通信的一项研究描述了其中一个开关、一个甘氨酸监管机构在枯草芽孢杆菌,翻转和锁进了“享受”通过弹簧锁机制。参与锁增加蛋白质,利用甘氨酸的生产,最简单的氨基酸。研究人员还详细开关的“关”位置:一个甘氨酸在锁臂的顶端蛋白质生产。

“T-box riboswitches是有趣的,因为他们是regulated-turned或由分子的中心蛋白的生产研究的合著者说,“爱德华•Nikonowicz生物科学教授大米。“当他们发现四分之一世纪以前,未完全清楚他们的运作方式。通过强调他们的结构和动力学的细节,我们希望刺激感兴趣这些开关作为新的抗生素的潜在目标。”

新的抗生素可以防止出现健康危机,Nikonowicz说。疾病控制和预防中心预计抗药性细菌杀死至少23000人今年在美国,如果目前的趋势持续下去,世界卫生组织估计,到2050年,全球每年耐药病原体会杀了1000万人。

T-box riboswitches强调在新的研究中至关重要的许多革兰氏阳性细菌,广泛的类,包括病原体引起肺结核、坏疽、肉毒中毒,炭疽,内心的炎症和其他疾病。

T-box riboswitches位于股信使核糖核酸(mRNA)蓝图的蛋白质直接从一个细胞的DNA复制。在动物和植物等复杂有机体,写作,或信使rna的转录,发生在一个叫做细胞核DNA的拱顶储存设施。只有在mRNA离开穹窿的信息可以使用,或“翻译”成一个新的蛋白质。因为细菌没有细胞核,信使rna的转录和翻译,“解码mRNA的核糖体作出新的蛋白质,在附近发生。

“Riboswitches在许多细菌是常见的,但不是人类,让他们这种新药有吸引力的目标,”这项研究的共同作者尼尔斯·沃尔特,弗朗西斯•s•科林斯大学化学教授,生物物理学和生物化学密歇根大学。“T-box riboswitches调节转录,信使RNA的写作本身,但使用一个锁臂借用了翻译机器,使其成为独特的万能博士。”

mRNA蓝图是用于构建蛋白质,生物学的核心组成部分。细胞雇用数以百万计的蛋白质在给定的时间,但这些是由相同的20个积木,氨基酸,T-box riboswitches帮助调节革兰氏阳性细菌。蛋白质,氨基酸,细胞字符串像珠子项链,基于mRNA指令中指定的顺序。

甘氨酸的锁臂引发T-box riboswitch另一个分子的一部分被称为转移核糖核酸(tRNA)。有许多类型的细胞内tRNA,但是每一个就像一种车,穿梭于载荷核糖体,蛋白质是串在一起。每种类型的tRNA只能携带一种氨基酸。

在新的研究中,沃尔特和Nikonowicz设计一个实验,让glycine-specific tRNA分子,一些富含甘氨��和其他卸载,经过和随机附加T-box riboswitch。

“Ed的团队可以把荧光标记的tRNA,它不会干扰他们的绑定,”沃尔特说。“我的实验室使用一种叫做“单分子荧光显微法”的技术来探测的动态关联单T-box riboswitches tRNA,甘氨酸货物时附加或没有。”

每次tRNA与荧光标记上附加了立场T-box riboswitch,明亮的信号出现在显微镜。通过测量信号持续了多久,因此分子多长时间呆在位置,团队能够重建绑定开关速度,最终锁定机制。

Nikonowicz说,他和沃尔特开始了甘氨酸T-box riboswitch项目大约两年半前。

“甘氨酸是最简单的情况下,部分原因是有一个额外的域T-box传感其他氨基酸的,”他说。“有问题什么这个领域以及它如何运作。鉴于我们已经了解了甘氨酸T-box riboswitch,我想扩展这个工作要看看我们能从其他类型的T-boxes。”

沃尔特说这些发现也可以偿还RNA新兴领域的纳米技术,科学家正试图利用RNA模板的精密工程的复杂结构。

”活动,锁定位置,T-box-tRNA复杂的有一个非常稳定的三维形状,”他说。“可能是这些可以利用极稳定的环状复合物在小说仿生架构。”