在發(fā)現(xiàn)指向潛在的新抗生素類(lèi)藥物,從萊斯大學(xué)和密歇根大學(xué)的科學(xué)家破譯共同但鮮為人知的細(xì)菌的工作開(kāi)關(guān),切斷了蛋白質(zhì)生產(chǎn)開(kāi)始之前。許多革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌使用T-box riboswitches調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)利用的生產(chǎn)氨基酸,所有蛋白質(zhì)的基本構(gòu)建塊。自然通信的一項(xiàng)研究描述了其中一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)甘氨酸監(jiān)管機(jī)構(gòu)在枯草芽孢桿菌,翻轉(zhuǎn)和鎖進(jìn)了“享受”通過(guò)彈簧鎖機(jī)制。參與鎖增加蛋白質(zhì),利用甘氨酸的生產(chǎn),最簡(jiǎn)單的氨基酸。研究人員還詳細(xì)開(kāi)關(guān)的“關(guān)”位置:一個(gè)甘氨酸在鎖臂的頂端蛋白質(zhì)生產(chǎn)。

“T-box riboswitches是有趣的,因?yàn)樗麄兪莚egulated-turned或由分子的中心蛋白的生產(chǎn)研究的合著者說(shuō),“愛(ài)德華•Nikonowicz生物科學(xué)教授大米。“當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)四分之一世紀(jì)以前,未完全清楚他們的運(yùn)作方式。通過(guò)強(qiáng)調(diào)他們的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)的細(xì)節(jié),我們希望刺激感興趣這些開(kāi)關(guān)作為新的抗生素的潛在目標(biāo)。”

新的抗生素可以防止出現(xiàn)健康危機(jī),Nikonowicz說(shuō)。疾病控制和預(yù)防中心預(yù)計(jì)抗藥性細(xì)菌殺死至少23000人今年在美國(guó),如果目前的趨勢(shì)持續(xù)下去,世界衛(wèi)生組織估計(jì),到2050年,全球每年耐藥病原體會(huì)殺了1000萬(wàn)人。

T-box riboswitches強(qiáng)調(diào)在新的研究中至關(guān)重要的許多革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌,廣泛的類(lèi),包括病原體引起肺結(jié)核、壞疽、肉毒中毒,炭疽,內(nèi)心的炎癥和其他疾病。

T-box riboswitches位于股信使核糖核酸(mRNA)藍(lán)圖的蛋白質(zhì)直接從一個(gè)細(xì)胞的DNA復(fù)制。在動(dòng)物和植物等復(fù)雜有機(jī)體,寫(xiě)作,或信使rna的轉(zhuǎn)錄,發(fā)生在一個(gè)叫做細(xì)胞核DNA的拱頂儲(chǔ)存設(shè)施。只有在mRNA離開(kāi)穹窿的信息可以使用,或“翻譯”成一個(gè)新的蛋白質(zhì)。因?yàn)榧?xì)菌沒(méi)有細(xì)胞核,信使rna的轉(zhuǎn)錄和翻譯,“解碼mRNA的核糖體作出新的蛋白質(zhì),在附近發(fā)生。

“Riboswitches在許多細(xì)菌是常見(jiàn)的,但不是人類(lèi),讓他們這種新藥有吸引力的目標(biāo),”這項(xiàng)研究的共同作者尼爾斯·沃爾特,弗朗西斯•s•科林斯大學(xué)化學(xué)教授,生物物理學(xué)和生物化學(xué)密歇根大學(xué)。“T-box riboswitches調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄,信使RNA的寫(xiě)作本身,但使用一個(gè)鎖臂借用了翻譯機(jī)器,使其成為獨(dú)特的萬(wàn)能博士。”

mRNA藍(lán)圖是用于構(gòu)建蛋白質(zhì),生物學(xué)的核心組成部分。細(xì)胞雇用數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的蛋白質(zhì)在給定的時(shí)間,但這些是由相同的20個(gè)積木,氨基酸,T-box riboswitches幫助調(diào)節(jié)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌。蛋白質(zhì),氨基酸,細(xì)胞字符串像珠子項(xiàng)鏈,基于mRNA指令中指定的順序。

甘氨酸的鎖臂引發(fā)T-box riboswitch另一個(gè)分子的一部分被稱(chēng)為轉(zhuǎn)移核糖核酸(tRNA)。有許多類(lèi)型的細(xì)胞內(nèi)tRNA,但是每一個(gè)就像一種車(chē),穿梭于載荷核糖體,蛋白質(zhì)是串在一起。每種類(lèi)型的tRNA只能攜帶一種氨基酸。

在新的研究中,沃爾特和Nikonowicz設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),讓glycine-specific tRNA分子,一些富含甘氨??和其他卸載,經(jīng)過(guò)和隨機(jī)附加T-box riboswitch。

“Ed的團(tuán)隊(duì)可以把熒光標(biāo)記的tRNA,它不會(huì)干擾他們的綁定,”沃爾特說(shuō)。“我的實(shí)驗(yàn)室使用一種叫做“單分子熒光顯微法”的技術(shù)來(lái)探測(cè)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)單T-box riboswitches tRNA,甘氨酸貨物時(shí)附加或沒(méi)有。”

每次tRNA與熒光標(biāo)記上附加了立場(chǎng)T-box riboswitch,明亮的信號(hào)出現(xiàn)在顯微鏡。通過(guò)測(cè)量信號(hào)持續(xù)了多久,因此分子多長(zhǎng)時(shí)間呆在位置,團(tuán)隊(duì)能夠重建綁定開(kāi)關(guān)速度,最終鎖定機(jī)制。

Nikonowicz說(shuō),他和沃爾特開(kāi)始了甘氨酸T-box riboswitch項(xiàng)目大約兩年半前。

“甘氨酸是最簡(jiǎn)單的情況下,部分原因是有一個(gè)額外的域T-box傳感其他氨基酸的,”他說(shuō)。“有問(wèn)題什么這個(gè)領(lǐng)域以及它如何運(yùn)作。鑒于我們已經(jīng)了解了甘氨酸T-box riboswitch,我想擴(kuò)展這個(gè)工作要看看我們能從其他類(lèi)型的T-boxes。”

沃爾特說(shuō)這些發(fā)現(xiàn)也可以?xún)斶€RNA新興領(lǐng)域的納米技術(shù),科學(xué)家正試圖利用RNA模板的精密工程的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

”活動(dòng),鎖定位置,T-box-tRNA復(fù)雜的有一個(gè)非常穩(wěn)定的三維形狀,”他說(shuō)。“可能是這些可以利用極穩(wěn)定的環(huán)狀復(fù)合物在小說(shuō)仿生架構(gòu)。”