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        研究人員發(fā)現(xiàn)在蛋白質(zhì)合成過程中形成機(jī)械力的特征
        
			
        
				2019-03-06 10:13:05
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        像任何裝配線一樣，身體的蛋白質(zhì)構(gòu)建過程產(chǎn)生機(jī)械力，因為它產(chǎn)生這些重要的細(xì)胞構(gòu)建塊?，F(xiàn)在，一組研究人員表示他們距離理解這種力量還有一步之遙。他們還建立了一個數(shù)學(xué)模型，以幫助指導(dǎo)科學(xué)家未來調(diào)查身體如何產(chǎn)生蛋白質(zhì)。
        

        研究人員發(fā)現(xiàn)在蛋白質(zhì)合成過程中形成機(jī)械力的特征
        

        “在過去的五年中，已經(jīng)通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在其合成過程中自組裝并折疊成三維結(jié)構(gòu)時，可以產(chǎn)生機(jī)械力，從而改變蛋白質(zhì)合成的速度，”Edward O'說。布里恩，賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)助理教授和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究所共同雇用。“在這項研究之前，未知的是蛋白質(zhì)折疊的特征決定了機(jī)械力的強(qiáng)度。重要的是要了解影響這臺機(jī)器工作速度的因素，因為速度已被證明可以確定蛋白質(zhì)的功能，結(jié)構(gòu)和行為在細(xì)胞中。“
        

        用于制造組織，骨骼和肌肉的蛋白質(zhì)由核糖體合成，核糖體是一種分子機(jī)器，其目的是將信使RNA或mRNA中包含的遺傳信息轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)。核糖體沿mRNA移動，讀取其中包含的代碼并添加與延伸蛋白鏈的連接，其通過窄管離開核糖體。最終，這個過程將未折疊的蛋白質(zhì)拼接在一起，一旦它離開管子，就會開始復(fù)雜的折疊過程，從而形成三維形狀。
        

        根據(jù)O'Brien的說法，蛋白質(zhì)的形狀或拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性以及平移速度決定了折疊過程產(chǎn)生的機(jī)械力。他補(bǔ)充說，新生蛋白質(zhì)在此過程中所經(jīng)過的距離實(shí)際上非常大，至少與化學(xué)反應(yīng)的微小世界的尺寸相比。
        

        “當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)被合成時，它通過一個狹長的通道或管子出現(xiàn)，長度約為10納米，直徑為1.5納米，”奧布萊恩說。“蛋白質(zhì)不會在該管內(nèi)折疊，但隨著新生鏈從管中出現(xiàn)，它開始折疊。對我們和社區(qū)來說，有趣的是這種力傳遞超過10納米，這是很長的比較與分子長度尺度相比，化學(xué)鍵的長度約為0.1納米。“
        

        奧布萊恩說，這種機(jī)械力可以提供反饋并改變合成發(fā)生的速度。
        

        賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)博士候選人，該論文的第一作者Sarah Leininger說，該團(tuán)隊使用了大量的計算機(jī)資源進(jìn)行這項研究，該研究于今天(3月1日)在線發(fā)表在“ 美國國家科學(xué)院院刊”上。她補(bǔ)充說，該團(tuán)隊使用了大約500萬計算機(jī)時間來獲得研究結(jié)果，并創(chuàng)建了類似于電影的合成過程的模擬。
        

        O'Brien說，由于模擬蛋白質(zhì)合成復(fù)雜性所需的計算能力，團(tuán)隊使用了一個模擬模型，幫助他們準(zhǔn)確地估計過程。
        

        “這些模擬主要是分子動態(tài)模擬，使我們可以模擬系統(tǒng)隨時間的演變，”奧布萊恩說。“我們模型的關(guān)鍵方面是我們使用粗粒度模擬，其中我們不代表每個原子，但我們近似并描述原子組，將它們分組到我們模擬中的一個交互位點(diǎn)。這可以讓我們模擬更長的時間縮放并能夠建模我們無法模擬的過程。“
        

        模擬 - 以及描述模擬的研究人員設(shè)計的方程式 - 可以幫助節(jié)省研究蛋白質(zhì)合成的科學(xué)家的時間和金錢。例如，科學(xué)家可以在幾秒鐘內(nèi)在筆記本電腦上進(jìn)行計算，而不是在超級計算機(jī)上進(jìn)行昂貴的實(shí)驗或數(shù)月的模擬。
        

        奧布萊恩說：“這使我們能做的事情 - 以及其他科學(xué)家所做的 - 沒有進(jìn)行昂貴的模擬，甚至沒有進(jìn)行實(shí)驗，他們可以合理地估計會發(fā)生什么。”
        
			

			
          
        
			
        
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