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机械力控制蛋白质合成的速度

来源:Liam Jackson 2018-05-17 15:27 1171人浏览

【盖德化工网 技术应用】根据一组科学家的意见,当细胞产生蛋白质时,蛋白质通过对分子机器施加机械力来调节合成速度。他们使用了计算和实验技术来理解这种力量。

蛋白质提供细胞的许多重要功能,从提供结构到传递信息到抗击病毒。蛋白质合成缺陷与许多疾病有关,包括血友病、肺癌、宫颈癌和外阴癌。

“过去10年观察到的情况是,如果改变蛋白质合成的速度,你就可以改变蛋白质的行为方式。”宾夕法尼亚州大学(Penn State)化学系助理教授、网络科学研究所(Institute for CyberScience)的Edward O'Brien说。“我们试图找出影响蛋白质合成速度的新因素。”

核糖体是细胞中的微小工厂,它将氨基酸缝合成一条长链,从而产生蛋白质。在这个过程中,新合成的蛋白质片段穿过核糖体的狭窄隧道。O'Brien说,当它们离开隧道时,蛋白质会自然地从核糖体中抽离出来。

“这些蛋白质分子喜欢在自由体积很大的空间中运动,而不是在狭窄的空间里。”O'Brien说。

O'Brien说,从核糖体中提取蛋白质的力是一种自然发生的熵拉力。熵力是整个系统增加熵值的趋势所产生的力,而不是来自一个特定的底层微观力。熵是系统随时间变得更加混乱的趋势。

“这股拉力被传播回核糖体中正在发生的合成,并调节这个过程。”O'Brien说。

研究人员观察到,非结构蛋白片段会产生短小的力,而且这种力会通过核糖体分子机器传递,并影响氨基酸缝合在一起的速度。

研究小组开始了他们的实验测量,该实验测量检测到核糖体上延伸了多少蛋白质。研究人员将这些信息输入到高性能的计算机模拟系统中,该系统使用了宾夕法尼亚州大学计算机科学研究所的高级网络信息结构和美国国家科学基金会资助的虚拟组织极端科学和工程发现环境(NSF),长达数月。这些模拟使他们能够了解蛋白质合成是如何在许多条件下进行的。

“通过理解影响蛋白质合成速度的因素,我们现在可以开始了解蛋白质合成是如何影响包括各种疾病在内的蛋白质结构和功能的下游过程的。”O'Brien说。

研究人员在《美国化学学会杂志》上发表了他们的研究结果。

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