Die Forscher benutzten eine Maschine, die eine „optische Falle“, um die Enden eines RNS-Moleküls mit Laserstrahlen zu ergreifen und zu halten genannt wurde. Gegründet auf der Technologie, die Forschern von den Belllabs 1986 entwickelt wurde, wurde die Maschine von einer Mannschaft entworfen, die von Steven Block, vom Stanford W. Ascherman, von M.D., vom Professor und von einem Professor der angewandten Physik und der Biologie geführt wurde. Die optische Falle erlaubt ihnen, die Enden der RNS fest zu halten, also können sie sie ziehen Stift-gerade, dann lassen sie oben wieder sich kräuseln. In der 1. Februarausgabe der Wissenschaft, ist ihr Papier, von dem blockieren, älterer Autor, beschreibt die Entwicklung jeder Schleife und Falte in einem bestimmten RNS riboswitch und die Energie, die es nimmt, um jede one-an beispiellose Ausführung zu bilden oder geradezurichten, die die Tür für gleichmäßig vollständige Studien anderer Moleküle und ihres Verhaltens öffnet.

Die Forscher sind die ersten, zum der Energie und des faltenden Verhaltens eines riboswitch diesbezüglich einzeln aufgeführt, körperliche Weise zu studieren. Wichtiger, sind sie die ersten, zum der direkt aufgewendeten Kraft aufzuwenden, um festzustellen, wie ein Molekül ein dreidimensionales Bündel bildet, eine tertiäre Struktur. Keine andere Forschung hat die Anordnung solch einer komplizierter Struktur, Falte durch Falte aufgespürt.

Vorhergehende Studien gewöhnlich haben biochemische Techniken eher als Laser verwendet, die direkt ergreifen können und die RNS zerren. Biochemische Techniken geben weniger freie Schätzungen von, wie Moleküle in der Realzeit sich falten. Sie geben häufig eine Beschreibung des durchschnittlichen faltenden Verhaltens des Moleküls, das durch mathematische Modelle gedeutet werden muss. Die Kristallographie-ein Technik, die mit einbezieht, das Molekül einfrierend zur Verfügung, Platz-stellt innen eine gute Abbildung seiner Form, aber, nicht wie sie oder die betroffene Energie sich bildet.

„Was wir innen interessiert sind, auf eine sehr grundlegende Art versteht, wie Biomoleküle die Formen nehmen, die sie tun, und wie sie die Aufgaben wahrnehmen sie tun,“ der Block gesagt. „Niemand ist in der Lage gewesen, tertiäre Struktur in allen Einzelheiten zu erforschen schon.“ RNS riboswitches müssen diese tertiäre Struktur haben, zum zu arbeiten.

„Das meiste RNAs bilden gerade Sekundär [zweidimensionale] Struktur. Aber die, die wirklich anfüllen,“ alle er fügte, „jene hat tertiäre Struktur.“ hinzu

Welche RNS tun kann

RNS hat den Job der Kopie des genetischen Codes von DNA (Übertragung), und mit diesem Code, die Proteinorganismen zu errichten leben müssen (Übersetzung). Um RNS zu bilden, benannte ein Protein RNS-Polymerasebewegungen entlang der Länge eines Stranges von DNA. Es liest ein Muster in den Bausteinen von DNA, Nukleinsäuren, deren Namen abgekürztes A, C, G und T sind, und sie bildet RNS mit einem ergänzenden Muster. Dieser lange Strang von RNS ist dann das Rezept für ein spezifisches Protein. Eine andere Struktur benannte ein „Ribosom,“, das auch von der RNS hergestellt, dann dieses Rezept wird liest und ein Protein bestellen lässt.

Die RNS, die von DNA im Allgemeinen kopiert wird, verdreht sich nicht oben sehr viel und häufig nur bildet die zweidimensionalen Schleifen oder feste Schlaufen, die genannt werden „Haarnadeln.“ Gelegentlich bilden seine Schleifen und Haarnadeln eine dreidimensionale Struktur, die nichts tut. Manchmal obwohl, dieses Knäuel der Schleifen und Haarnadeln als riboswitch arbeitet. Die RNS fängt an, oben zusammenzurollen, während sie gebildet wird, also wird der durcheinandergebrachte Teil zu einem im Bau Endstück noch angebracht. Das riboswitch muss eine tertiäre Struktur haben, weil es eine Tasche herstellen und kleine Moleküle ergreifen mag. Wenn ein riboswitch das rechte Molekül erfasst, faltet es fester zusammen, zerrt auf seinem eigenen anfänglichen langen Endstück und ändert seine Form auf eine Art, die sein etwaiges Proteinprodukt beeinflußt. Dass RNS-Endstück normalerweise eine Haarnadelfalte hat, die heraus geraderichtet, wenn sie gezogen wird. Indem es heraus diese Schleife in der RNS zerrt, ändert ein riboswitch, wie die RNS in Protein übersetzt wird und effektiv dreht das Gen AN/AUS.

Die Mannschaft des riboswitch Blockes studierte ergriffen auf ein Molekül, das Adenin, die Nukleinsäure betiteltes „A.“ genannt wurde, wann immer das riboswitch ein frei-sich hin- und herbewegendes Adenin griff, ein Gen, das ein Protein entscheidend zu gestopptem richtig arbeiten des Adenins Produktion bildet. Die RNS, die für das Übersetzen sie zum Protein verantwortlich ist, hatte sich verformt. Das riboswitch regulierte, wie viel Adenin in der Zelle vorhanden war; als es viel gab, schloß es die Adeninfabrik. Vor Wissenschaftlern entdeckte riboswitches, dachten sie nur Proteine gesteuerte Gene auf diese Weise. „Ihre durchschnittliche RNS zufällig wird nicht die tun,“ blockieren gesagt. „Diese sind in hohem Grade entwickelte Sachen.“

Der nähste Blick

Die Forscher, die molekulare Falte im Labor des Blockes studieren, können ein RNS-Molekül nicht unter das Mikroskop, aber sie wirklich sehen können zwei Polystyrenkorne sehen; sie bringen ein an jedem Ende an, und das verursacht eine Dumbbellform, welche die Laserstrahlen manipulieren können. Ihre größten Korne sind 1.000 Nanometer herüber, also richteten 1.000 von ihnen würden sein ein Millimeter lang aus. Die Korne sind im Verhältnis zu der RNS enorm und also sind die Laser, die sie halten. Um die Laser zu nah von kommen zusammen und vom Mischen ihres Lichtes in einen einzelnen Lichtstrahl zu halten, müssen die Forscher irgendeine Extralänge zur RNS anbringen. Um dies zu tun, heften sie einen langen Strang von DNA auf einer Seite an.

Unter dem Mikroskop sehen die zwei Plastikkorne wie kleine Perlen gegen einen grauen Hintergrund aus. Die Forscher ziehen die Korne auseinander und berücksichtigen zwei Faktoren: Kraft und Verlängerung. Indem sie verstehen, wie viel Kraft sie nimmt, um zu verursachen einem bestimmten Betrag der Verlängerung der RNS, können sie mit unübertroffener Genauigkeit, wie die Falten und sich bilden, der Energie beschreiben, die benötigt wird, um jede Falte geschehen zu lassen.

„Wenn Sie sie auseinanderziehen, knallen verschiedene Strukturen öffnen-knallen, knallen, knallen-und Sie können den Auftrag sehen, in dem verschiedene strukturelle Elemente auseinandergezogen erhalten,“ der gesagte Block. „Sie können den Auftrag, in dem die Stücke zusammen kommen, für das Falten und das Ausbreiten ausarbeiten.“

Lernen durch Kraft

Um zu errichten eine freie Abbildung von wie ihr riboswitch in der Realzeit sich faltete, arbeiteten die Forscher die Energie der Falte des Moleküls aus, die auf den Kräften basierte, die uncurl sie erfordert wurden und die Zeit, welche die RNS zu sichkräuseln nahm. Block nennt das Energiediagramm das „Kronenjuwel der Arbeit,“, das addierend „alle Zahlen, die Sie über diese faltende Reihenfolge kennen möchten haben Recht vor Ihnen in diesem Diagramm.“

Mannschaft des Blockes konnte dieses nur erreichen einzeln aufgeführte „Energielandschaft“ der Falte der RNS, indem sie physikalisch mit dem Molekül spielte. Die bestimmte RNS studierten sie Falten viermal und jedes Mal wenn sie ein beständigeres annimmt, bequemere Konfiguration mit niedrigerer Energie. Wenn sie ein Adenin ergreift, hängt sie an fest, weil sie in seinem beständigsten Zustand ist. Aber, weil Moleküle immer wackeln, manchmal öffnen sich Knalle einer Falte kurz. Jede Falte das beständiger ist, ist es zu kommen annuliert das weniger wahrscheinlich. Die Forscher dehnten heraus die RNS aus, um alle vier gefalteten Zustände zu studieren und merkten, wie Stall jeder war.

Unter Verwendung der Kraft beschrieb Mannschaft des Blockes nicht nur die Energie jeder Falte in der RNS, aber die Energie, die sie von einem gefalteten Zustand zum folgenden gehen musste, und wie oft die Falten geöffnetes und geschlossenes in der Realzeit knallten. Die Forscher, die kleine Bewegung der weißen Korne unter das Mikroskop aufpassen, erhielten den nähsten Blick dennoch an, wie ein Molekül mit einer dreidimensionalen Struktur im Leben, dank ein Paar scharfe, grüne Laser und wenig vernünftiges Zerren sich benimmt. „Es ist, also abkühlen, um in der Lage zu sein, ein einzelnes Molekül zu nehmen und es zu Ihrem Willen zu verbiegen,“ der gesagte Block.

Andere Mitverfasser des Papiers, „unmittelbare Beobachtung der hierarchischen Falte in einzelnem Riboswitch Aptamers,“ sind Stanford-Studenten im Aufbaustudium William J. Greenleaf und Kirsten Frieda; Daniel A.N. Pflege von der Universität von Alberta; und Michael T. Woodside der Universität von Alberta und von nationalen Institut für Nanotechnologie, nationaler Forschungsrat von Kanada.

Finanzierung wurde vom nationalen Institut der allgemeinen medizinischen Wissenschaften und vom nationalen Institut für Nanotechnologie an der Universität von Alberta zur Verfügung gestellt.

Hayley Rutger, das diese Freigabe schrieb, ist ein Wissenschaftschreiben Interniertes am Stanford-Informationsdienst.