سل مولکول های بزرگ, عجیب و غریب جیب

تحقیقات جدید کشف حفره غول پیکر در کلید سل مولکول است.

غول حفره در یک پروتئین است که حمل و نقل مواد مغذی در سراسر غشای سلولی است که بر خلاف هر چیزی که محققان باید قبل از دیده می شود.

محققان از وزارت انرژی SLAC National Accelerator Laboratory کشف کرده اند عجیب و غریب از ویژگی های جدید از یک پروتئین است که تصور می شود مهم در توسعه سل: پروتئین شامل یک “بزرگ” داخلی جیب امثال آن شده است هرگز قبل از دیده شده است که به نظر می رسد قادر به عبور از یک طیف گسترده ای از مولکول های دیگر به سلول باکتری.

side-by-side blobs, one with much larger internal area highlighted in yellow
نمودار تازگی تصویربرداری سل پروتئین است که بسیار بزرگتر داخلی حفره در مقایسه با معمولی پروتئین است. (اعتبار: Greg استوارت/SLAC National Accelerator Laboratory)

کورنلیوس Gati های ساختاری زیست شناس در SLAC کشف جیب در حالی که تحقیق در مورد نقش این “حمل و نقل پروتئین” در سطح باکتری سل در مکیدن تا ویتامین B12 از سلول های اطراف آن. تا آنجا که هر کسی می دانستم که حمل و نقل پروتئین است که واردات مولکول ها به سلول ها تمایل دارند به صورت کاملا تخصصی با گوشه و مخفیگاه مناسب برای گرفتن خاص بر روی مولکول ها و انتقال آنها به سلول. این یکی Gati یافت شد عمومی است که می تواند در اصل را در مواد مغذی مولکول های بزرگتر مانند ویتامین B12 و یا حتی برخی از آنتی بیوتیک ها.

جیب به راحتی می تواند متناسب با تعداد مولکول های آب و ویتامین B12 و شاید بسیاری از مولکول های دیگر.

در تئوری این یافته های جدید می تواند منجر به راه های جدید برای درمان سل, اما برای لحظه ای Gati و همکاران به سادگی در تلاش برای به دست آوردن یک دسته بهتر در چه پروتئین می تواند و نمی تواند حمل و نقل—و همچنین به عنوان آنچه که هدف عجیب و غریب مانند پروتئین ممکن است در خدمت.

“ما هرگز دیده می شود هر چیزی شبیه به این” Gati می گوید. “این واقعا به معنی.”

این تحقیقات که Gati انجام شده در همکاری با محققان در دانشگاه گرونینگن استکهلم دانشگاه و موسسه مسکو فیزیک و فناوری, به نظر می رسد در مجله طبیعت.

سل مولکول و B12

اگر چه بیماری سل است که تا حد زیادی یک چیزی از گذشته در ایالات متحده باقی می ماند آن را یک تهدید جدی برای بهداشت عمومی در دیگر نقاط جهان. وجود دارد 10 میلیون مورد جدید در سال 2018 و 1.5 میلیون نفر از بیماری سل که در سال تنهایی, با توجه به سازمان بهداشت جهانی است. در سراسر جهان از آن باقی مانده است یکی از 10 علت مرگ, علت مرگ ناشی از بیماری های عفونی و علت اصلی مرگ برای افراد مبتلا به HIV.

در عین حال مايکوباکتريوم توبرکلوزيس بهاین باکتری است که باعث بیماری سل باقی مانده است نسبتا ضعیف به عنوان نشانی از فرآیند تبدیل یک عفونت سل به فعال بیماری است. در ایالات متحده به عنوان مثال حدود 13 میلیون نفر آلوده به باکتری اما تنها در حدود یک در 10 تا به حال خواهد شد در واقع توسعه این بیماری و هیچ کس کاملا مطمئن است که چرا.

یک سرنخ به شناخت بیماری های مربوط به بیماری سل باکتری را جذب ویتامین B12 یک گام که به نظر می رسد بسیار مهم برای باکتری بقا و برای تغییر از عفونت سل به بیماری است. چگونه باکتری واردات ویتامین, اما, رمز و راز بود. محققان می تواند به پیدا کردن هیچ حمل و نقل پروتئین در باکتری بیرونی غشاء و فرآیندهای غشایی است که اختصاص داده شده به طور خاص به ویتامین B12. یکی Gati و تیم مورد مطالعه بوده است ارتباط از طریق مطالعات ژنتیکی برای B12 جذب, اما آن شناخته شده بود برای رفت کلاس کاملا متفاوت از مولکول ها از جمله ضد میکروبی بلئومايسين. هنوز Gati و تیم می دانستند که پروتئین و اتصال آن به B12 ضروری است. “بدون این حمل و نقل سل باکتری نمی تواند زنده ماندن” Gati می گوید.

برای دریافت یک دسته در حمل و نقل پروتئین در ساختار Gati تبدیل به ابررساناها-ميکروسکوپ الکترونی. شناخته شده به عنوان cryo-EM به صورت کوتاه, روش شامل انجماد مولکول در محل به طوری که آنها را می توان مورد مطالعه در بیشتر یا کمتر از حالت طبیعی خود را در زیر میکروسکوپ الکترونی. اگر چه این روش اولین بار توسعه داده شد در سال 1970 یک سری از پیشرفت در چند دهه گذشته ساخته شده اند و آن را بیشتر و عملی تر به استفاده از این روش به بررسی مولکول های بیولوژیکی.

هنوز هم وقتی Gati در زمان تصاویری از حمل و نقل پروتئین و تحليل و او به طور کامل آماده برای آنچه در آن بود به او نشان دهد. به جای کشف یک مخفی در گوشه و متناسب با ویتامین B12, cryo-EM نشان داد یک حفره در حمل و نقل حدود 8 نانومتر مکعب در اندازه کوچک حجم روزمره ما استانداردهای اما کاملا زیادی در زمینه حمل و نقل پروتئین است. جیب به راحتی می تواند متناسب با تعداد مولکول های آب و ویتامین B12 و شاید بسیاری از مولکول های دیگر.

که عمومی طبیعت است به خصوص هیجان انگیز می گوید: لورا Dassama یک شیمیدان در دانشگاه استنفورد و دانشگاه استنفورد شیمی-H. “ما دیده می شود حمل و نقل است که حرکت انواع مواد مخدر و مولکول ها از یک سلول با کمی ويژگی اما نه وارد. اگر این است که واقعا یک وارد کننده است که می تواند تشخیص و واردات چندین مولکول های نامربوط خواهد بود که فوق العاده” است و ممکن است نشان می دهد یک راه برای حرکت آنتی بیوتیک به سل همراه است.

این است که جیب ضعف و یا یک مزیت?

اگر چه بیشتر وسوسه انگیزی احتمال این است که حمل و نقل پروتئین کشف می تواند منجر به درمان های جدید برای بیماری Gati می گوید که این تیم هنوز نمی داند که دقیقا چه چیزی از خود مولکول می تواند و نمی تواند حمل و نقل. در حالی که آنها یک حس از آنچه مناسب می تواند به داخل حفره به عنوان مثال, آنها هنوز هم نمی دانم چه می توانید در داخل و خارج. تا کنون این تیم تنها قادر به مشاهده حفره در آن بسته دولت است. به کشف کردن آنچه در واقع می توانید به داخل حفره و بازگشت دوباره این تیم نیاز به گرفتن حفره با درب آن را باز کنید.

حتی پس از آن, این تیم را نمی خواهد می دانم آنچه مولکول در واقع حمل و نقل در عمل است. آینده مطالعات ساختاری و بیوشیمیایی صفحه نمایش Gati می گوید می تواند کمک به پاسخ به این سوالات اگر چه آنها آسان نخواهد بود: سل باکتری ها تمایل به رشد و تکثیر بسیار آرامی است که به نوبه خود مانع از این روش دانشمندان به طور معمول استفاده به مطالعه مولکول های حمل و نقل.

اما حتی اگر Gati و همکارانش کشف کردن دقیقا همان چیزی است خود را به مولکول انجام شده است وجود دارد باقی می ماند عمیق تر سوال: چرا طبیعت طبخ این مولکول و عظیم آن داخل حفره چرا چنین مولکول بسیار نادر است و آنچه که هدف آنها خدمت می کنند? در یک طرف یک حفره مانند یک تیم کشف شده است “پاشنه آشیل,”, به خصوص اگر آن را می تواند کمک به حمل و نقل سل-قتل آنتی بیوتیک است. از سوی دیگر آن باقی می ماند ممکن است وجود دارد برخی از مزیت تکاملی به ساختار.

“است که میلیون دلار به سوال” Gati می گوید.

دانشگاه استنفورد در عمل برای وزارت انرژی ایالات متحده را از علم است.

اروپا مولکولی میکروبیولوژی سازمان هلند و سازمان تحقیقات علمی و پژوهش سوئد شورای کارل Tryggers بنیاد و وزارت انرژی آمریکا آزمایشگاهی کارگردانی تحقیق و توسعه برنامه در SLAC National Accelerator Laboratory کار پشتیبانی می کند.

منبع: دانشگاه استنفورد

اصلی مطالعه DOI: 10.1038/s41586-020-2072-8

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>