ترمز مضاعف پروتئین حمل کننده از سلولها در برابر انفجار محافظت می کند


ساختار نوار نقاله ABC در پنج حالت ساختاری تعیین می شود. ساختاری که OpuA بستر (قرمز) را از گیرنده (آبی) به حوزه حمل و نقل (سبز) منتقل می کند در کارتون نشان داده شده است. داربست دیافراگم به رنگ زرد و واحد موتور که از ATP برای هدایت حمل و نقل استفاده می کند به رنگ نارنجی نشان داده شده است. مدل Cryo-EM (با استفاده از کدهای یکسان) در زیر کارتون از دو زاویه مختلف نشان داده شده است. اعتبار: گروه آنزیمولوژی ممبران ، دانشگاه گرونینگن

غلظت زیاد نمک یا شکر در محیط باعث کم آبی میکروارگانیسم ها شده و رشد آنها را متوقف می کند. برای خنثی کردن این ، باکتری ها می توانند غلظت داخلی املاح را افزایش دهند. محققان دانشگاه گرونینگن ساختار پروتئین حمل و نقل OpuA را که برای مقابله با استرس اسمزی گلیسین بتائین وارد می کند ، روشن کردند. این پروتئین از خانواده شناخته شده حمل کننده های ABC است ، اما ساختار و مکانیسم عملکرد منحصر به فردی دارد. نتایج در پیشرفت علمی در 18 نوامبر.

مواد نگهدارنده غذا به گونه ای طراحی شده اند که زندگی را برای میکروارگانیسم ها دشوار می کنند. نمک و شکر به عنوان نگهدارنده های شناخته شده شناخته می شوند. آنها غلظت الکترولیت را به بالاتر از باکتریها می رسانند. نتیجه این است که آب از این باکتری ها تخلیه می شود تا زمانی که غلظت تقریباً یکسان شود و سلول های کوچک شده ای را که دیگر نمی توانند رشد کنند پشت سر بگذارند.

نوار نقاله ABC

برت پولمن ، استاد بیوشیمی دانشگاه گرونینگن گفت: “با این حال ، برخی از باکتری ها به عنوان عوامل محافظتی در برابر این مواد نگهدارنده تکامل یافته اند.” حدود 20 سال پیش ، یک تولید کننده مواد غذایی از او خواست که راه هایی برای شکست این دفاع ها پیدا کند. این منجر به کشف OpuA ، یک پروتئین حمل و نقل می شود که در اثر کم آبی ایجاد می شود و با وارد کردن ماده ای به نام گلیسین بتائین واکنش نشان می دهد. پولمن توضیح می دهد: “این باعث افزایش غلظت اسمولیت در سلول ها می شود بدون اینکه ساختار پروتئین ها به هم بخورد. نتیجه این است که سلول ها آب بیشتری جذب می کنند و دوباره رشد می کنند.”

OpuA به یک گروه شناخته شده از پروتئین ها موسوم به ناقل های ABC (کاست اتصال دهنده ATP) تعلق دارد. این خانواده از پروتئین ها یکی از بزرگترین گروه های زیست شناسی هستند. انسان ها حدود 50 مورد از این ناقلان را دارند ، بعضی از گیاهان صدها مورد آن را دارند و تعداد باکتری ها نیز در این بین وجود دارد. OpuA خاص است زیرا می تواند گلیسین بتائین را در مقادیر زیادی وارد کند ، که منجر به غلظت داخلی بسیار بالا از اسمولیت می شود. به همین دلیل پولمن برای دانستن نحوه کارش شیفته آن شد. “من از آن زمان به بعد تلاش کردم تا این مشکل را رد کنم.”

دستیابی به موفقیت

مشکل برای روشن شدن ساختار پروتئین بود. تا چند سال پیش ، روش استاندارد رشد بلورهای پروتئین و بررسی مواردی بود که از پراش اشعه X استفاده می کنند. رشد بلورهای پروتئینی که در غشای سلول تعبیه شده بسیار دشوار است و برای OpuA غیرممکن است. دانشمند براساس توالی اسید آمینه و ساختار سایر ناقل های ABC ، ​​مدلی از ساختار را ترسیم می کند ، اما این نمی تواند نحوه کار OpuA را توضیح دهد.

دستیابی به موفقیت با معرفی میکروسکوپ الکترونی برقی ، همراه با کار دکتر. دانشجوی هندریک سیکما و همکاری با گروه تحقیقاتی دانشگاه گرونینگن ، استادیار Cryo-EM کریستینا پائولینو. تعداد زیادی از پروتئین های منفرد در دمای بسیار پایین تحت میکروسکوپ الکترونی اسکن شدند و پس از آن همه تصاویر با هم ترکیب شدند تا نمای مستقیمی از ساختار را فراهم کنند. نتایج نه یک بلکه پنج ساختار متفاوت را نشان داد. پولمن توضیح می دهد: “پروتئین یک ساختار پویا است زیرا متناسب با عملکرد تغییر ساختار می دهد ، اما قسمتهای مختلف نیز خود به خود مرتعش می شوند.” “این بدان معنی است که یک پروتئین در ساختارهای مختلف وجود دارد. و شما نمی توانید بلورها را در چنین تنوعی پرورش دهید.”

زیبا

اولین نتیجه گیری از مطالعات Cryo-EM این است که بیشتر آنچه فکر می کردند از ساختار OpuA می دانند نادرست است. “به عنوان مثال ، قسمتهایی که فکر می کردیم در داخل غشای سلول است در خارج نشسته اند.” به گفته پولمن ساختار واقعی زیبا بود. نتیجه گیری دوم این بود که OpuA تا حدی توسط di-AMP حلقوی تنظیم می شود ، یک مولکول دوم که اخیراً کشف شده است. وی افزود: این پروتئین در درجه اول به قدرت یونی پاسخ می دهد ، كه با استرس اسمزی متفاوت است ، اما از di-AMP حلقوی به عنوان ترمز دوم استفاده می كند تا مصرف گلیسین بتائین را به طور كامل متوقف كرده و از منفجر شدن سلول در شرایط بدون استرس جلوگیری كند.

سنسور قدرت یونی پروتئین OpuA دارای بار مثبت است ، در حالی که غشا دارای بار منفی است. وقتی آب از سلول ها خارج می شود ، غلظت نمک ها مانند کلرید پتاسیم افزایش می یابد. “این برهم کنش سنسور نیروی یونی با غشایی است که مکانیسم پمپ را فعال می کند.” هنگامی که غلظت گلیسین بتائین به اندازه کافی بالا باشد تا سلول را به نسبت طبیعی خود متورم کند ، فعل و انفعال پروتئین و غشا نرمال می شود. “با این حال ، پمپ به طور کامل خاموش نمی شود ، بنابراین همچنان به وارد کردن مقداری گلیسین بتائین ادامه می دهد. این فشار داخل سلول را افزایش می دهد و در نهایت باعث بیرون آمدن آن می شود.” بنابراین ، برای خاموش شدن کامل پمپ از di-AMP حلقوی استفاده می شود.

این گزارش ساختارهای مختلف را توصیف می کند و داده های عملکردی پروتئین حمل و نقل را فراهم می کند. این ترکیب ایده خوبی از کار OpuA می دهد: نتیجه مطلوبی برای پولمن. “این جمع آوری بیست سال تحقیق است که هفت یا هشت رساله دکتری تولید کرده است.” نتایج نشان می دهد که چگونه می توان مقاومت باکتری ها را در برابر مواد نگهدارنده مانند نمک یا شکر غلبه کرد. “علاوه بر این ، ما بخشی از كنسرسیومی هستیم كه در تلاش برای ساختن یك سلول مصنوعی است. OpuA بخش مهمی در طراحی است ؛ هدف آن تنظیم فشار داخلی سلول است.”


دانشمندان در حال ساخت واحد تولید انرژی برای یک سلول مصنوعی هستند


اطلاعات بیشتر:
نظارت بر قدرت و ایمنی یونی توسط di-AMP حلقوی در نوار نقاله ABC OpuA. پیشرفت علمی (2020) DOI: 10.1126 / sciadv.abd7697

تهیه شده توسط دانشگاه گرونینگن

نقل قول: پروتئین حمل و نقل دو ترمز از انفجار سلول جلوگیری می کند (2020 ، 18 نوامبر) ، بازیابی شده در 18 نوامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-11-dual-protein-cells.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*