Los bioquímicos revelan los detalles de microcompartments bacterianos misteriosos

Los bioquímicos y los colegas del UCLA han contestado a una pregunta importante sobre la estructura de microcompartments - las máquinas moleculares misteriosas que parecen estar presentes en una gran variedad de patógeno y de otras bacterias.

En la aplicación del 22 de febrero la ciencia del diario, los bioquímicos divulgan cómo la estructura del microcompartment se cierra en tres dimensiones, formando una cáscara alrededor de las enzimas encajonadas adentro.

Si los científicos podrían prevenir o interrumpir la formación de estos microcompartments, podrían probablemente hacer las bacterias inofensivas, dijeron al co-autor Todd O. Yeates de la investigación, al profesor del UCLA de la química y de la bioquímica y a miembro del UCLA-Departamento de instituto de la energía de la genómica y de Proteomics. Todavía no saben hacer esto, pero la investigación actual puede proporcionar un marco para apuntar microcompartments.

Yeates y sus colegas han identificado las proteínas que desempeñan el papel crítico en cómo la estructura dobla en el carboxysome, una cáscara de la proteína que sea el microcompartment más conocido y más-estudiado. La cáscara tiene una estructura como un balón de fútbol o la estructura grande, icónica de la bóveda en el centro de Epcot del mundo de Walt Disney.

“Un balón de fútbol tiene hexágonos y 12 pentágonos en las esquinas; los pentágonos son esenciales cerrar la estructura,” dijo Yeates, que es también un miembro del instituto de California NanoSystems en instituto de la biología molecular del UCLA y del UCLA. “El centro de Epcot en el mundo de Walt Disney tiene tierra de la nave espacial, una estructura bien conocida de la bóveda integrada por triángulos ese ajuste en hexágonos, pero en una inspección más cercana usted encontrará 12 localizaciones adonde solamente cinco triángulos vienen juntos; igual es verdad del Lleno-tipo bóvedas de Buckminster en el desierto y muchas estructuras virales.

“Este principio de cerrar una estructura combinando una gran cantidad de hexágonos con una pequeña cantidad de pentágonos para crear un pedazo de curvatura ha sido entendido por los arquitectos, biólogos moleculares que estudiaban virus y fabricantes del balón de fútbol.”

Ese principio también es entendido por los microcompartments, en los cuales las proteínas forman 12 pentágonos para cerrar la estructura; menos de 12 no lo cerrarían totalmente, dijeron Yeates, que llama las proteínas “proteínas carboxysome pentameric de la cáscara.”

La estructura de las demostraciones carboxysome que un patrón de repetición de seis moléculas de proteína embaló de cerca juntas. El carboxysome tiene más de 3.000 subunidades con seis bordes y seis cimas en una sola cáscara, Yeates dijeron.

En agosto de 2005, Yeates y los colegas divulgaron en la ciencia del diario un principio subyacente que gobierna el montaje de microcompartments: Las proteínas que forman los hexágonos de la forma de la cáscara externa, que caben juntos para formar las hojas moleculares de dos dimensiones extendidas. Los investigadores presumieron que las hojas moleculares formadas por estos hexágonos formaron la cáscara externa del microcompartment y los agujeros minúsculos permitieron que las pequeñas moléculas se movieran adentro y hacia fuera. Yeates y sus colegas ahora han contestado a cómo la cáscara se cierra en tres dimensiones.

Yeates ahora está estudiando otros microcompartments que sean de importancia biomédica. Las bacterias producen microcompartments cuando infectan a anfitrión, él dijeron.

“Estamos aprendiendo sobre las clases de estrategias que las bacterias se han desarrollado para optimizar la eficacia con la cual funcionan u ocuparse de desafíos que hacen frente,” Yeates dijeron. “En algunos casos, los microcompartments se creen para servir una función protectora, protegiendo la célula.”

En el futuro, Yeates quiere aprender cómo la cáscara viene rodear las enzimas, cómo se forman los microcompartments y cómo los microcompartments diferencian a partir del uno otro. Él también está interesado adentro si es posible crear los “microcompartments del diseñador” que encajonarían otras enzimas.

Una distinción dominante que separa las células de organismos primitivos tiene gusto de las bacterias, conocidas como prokaryotes, de las células de organismos complejos como los seres humanos son ese complejo, o eucariótico, las células tienen un mucho de alto nivel de la organización subcelular.

La investigación de Yeates empaña la distinción entre las células eucarióticas y las de prokaryotes demostrando que las células bacterianas son más complejas que los científicos se había imaginado.

Si los microcompartments pueden ser dirigidos, los usos de la biotecnología podrían potencialmente presentarse de esta investigación, Yeates dijo.

La investigación federal fue financiada por el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía.

Los co-autores son Shiho Tanaka, estudiante de tercer ciclo del UCLA de la bioquímica en el laboratorio de Yeates; Cheryl Kerfeld del instituto común del genoma; Michael Sawaya, científico de la investigación con el UCLA y el instituto médico de Howard Hughes; y cañón y Sabine Heinhorst y estudiante de tercer ciclo Fei Cai de profesores Gordon de la universidad del departamento de Mississippi meridional de química y de bioquímica.

El UCLA es la universidad más grande de California, con una inscripción de casi 37.000 estudiante y estudiantes de tercer ciclo. La universidad del UCLA de letras y ciencia y la facultad renowned característica de las escuelas profesionales de la universidad 11 y ofrecen a más de 300 programas y comandantes de grado. El UCLA es un líder nacional e internacional en la anchura y la calidad de su academic, investigación, cuidado médico, formación cultural, permanente y programas atléticos. Han concedido cuatro alumnos y facultades cinco el Premio Nobel.

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