Гираш говорит, «Этот представил нас с вполне научной проблемой, потому что все методы, которые мы обычно используем, чтобы посмотреть на связь между различными областями в белках, застревают, когда цели гибки и не тверды, и компоновщик межобласти в Hsp70s очень гибок. Мы должны были быть умными в нашем подходе».
Детали находятся в Журнале Биологической Химии.Как она объясняет, белки теплового шока в семье Hsp70 – молекулярная масса 70 – является «действительно важным классом молекулярных компаньонок, у которых есть много важных рабочих мест в клетке, включая закрепление с белками клиента, чтобы помочь их сворачиванию, или держать их от патологического соединения или сохранять их развернутыми, таким образом, они могут пройти нитевидный через мембрану».Она описывает три части свернутого белка Hsp70 как связывающая нуклеотид область и связывающая основание область, связанная «таинственным» компоновщиком межобласти, который становится частью структуры, когда маленькая молекула, аденозиновый трифосфат (ATP), связывает с Hsp70.
Когда ATP выпускает энергию для использования клетки, это изменяется на аденозин diphosphate (автоматическая обработка). «Вы можете думать об этой молекулярной машине как аппарат Рьюба Голдберга», отмечает она. «Мы знали в течение многих лет, что маленький компоновщик, который соединяет эти две области, важен, и когда ATP присутствует, это – часть разрушенной структуры с двумя областями. Но с помощью существующей автоматической обработки, области перемещаются независимо.
Роль компоновщика в этом случае была неизвестна, и изложила загадку, которую было очень трудно выяснить».Сталкивающийся с ограниченными прямыми экспериментальными методами, чтобы следить за движениями компоновщика, Gierasch и постдокторским исследователем Чарльзом Энглишем, сотрудничающим с временным преподавателем Вуди Шерманом, также, CSO Кремниевой Терапии, Бостона, провел вычислительное исследование, чтобы понять диапазон возможных положений компоновщика. Они использовали технику, названную молекулярной динамикой, которая использует уравнения Ньютоном движения моделировать, как атомы и молекулы перемещаются. Этому помогла серьезная вычислительная мощность единиц обработки графики и соседнего мультиуниверситета Массачусетс Зеленый Высокоэффективный Вычислительный центр в Хольоке.
Гираш говорит, что Вэньли Мэн, владелец методов ядерного магнитного резонанса (NMR), получил данные NMR, которые утвердили моделирования. Компоновщик – всего 12 аминокислот долго, и Мэн смог непосредственно извлечь информацию о компоновщике из числа 636 аминокислот. «Это было значительным вкладом в нашу работу», отмечает она. «Это дало нам экспериментальный отпечаток пальца, чтобы соответствовать тому, что сказало компьютерное моделирование, и мы были рады трудному соглашению. Комбинация данных NMR с нашими моделированиями сделала наши результаты намного более сильными.
Интеграция многократных дисциплин значительно продвигает исследование наук о жизни как это».Она сообщает, «Оказывается, что, когда Вы смотрите на этого компоновщика тщательно, это похоже на универсальный сустав в автомобиле». Для Gierasch, кто восстановил MG от частей как аспирант, эта аналогия не так маловероятна, как можно было бы думать. «В механизме карданного вала есть твердые части, связанные суставами, и это – то, что этот компоновщик имеет, три твердых части, связанные гибкими стержнями.
Результат состоит в том, что эти две области, ограниченные компоновщиком, ограничили вращение друг относительно друга. Таким образом, этот компоновщик белка не похож на лапшу или кусок пряжи. Это твердо в некоторых местах, все же гибких в других, и, чтобы облегчить надлежащую функцию компаньонки, это может крутить способами, которые облегчают механизм компаньонки, но это не может пойти везде».«Непредвиденная премия» она добавляет, обнаруживает, что компоновщик сделал частые паузы в кармане на связывающей основание области, «это дает Вам потенциальный связывающий участок, чтобы предназначаться с препаратом.
Мы не знали об этом небольшом кармане прежде, но теперь мы можем вообразить способ остановить помогший компаньонками складной цикл, проектировав немного молекулы, которая свяжет на том месте».Гираш признает, что этот прогресс – отдельно, всего один шаг в долгом процессе, на самом деле один она удавалась в течение многих десятилетий. «Но это – то, как наука работает, один шаг за один раз.
С каждой частью загадки Вы вставляете, это разъясняет большую картину». Она и соавторы пишут, что увеличенное понимание роли компоновщика межобласти, которую они теперь характеризовали, «заполняет еще один промежуток в понимании, как эти молекулярные машины выполняют свои бесчисленные физиологические функции». Эта работа должна быть полезна для исследования в области целей Hsp70 рака, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона и развития новых антибиотиков, добавляют они.
«Кроме того, на вид гибкие компоновщики широко распространены в сигнальных молекулах в биологии, и наша работа иллюстрирует важность изучения ролей этих якобы гибких единиц подробно. Очерчивание их конформационных пейзажей прольет свет на то, как они могут передать информацию из одной области молекулы другому».Гираш добавляет, «Сказано, что раковые клетки абсолютно увлекаются Hsp70s, потому что они делают много белков в большом количестве, и эти компаньонки приветствуют каждый недавно синтезируемый белок и облегчают их принятие надлежащей структуры, которая является, почему люди так интересуются ими. Если бы Вы подавляете их, Вы замедлили бы рост раковых образований.
Проблема состоит в том, что Вы также вызвали бы у некоторых других клеток отвращение». Кроме того, новые антибиотики могли бы быть развиты из запрещения определенного бактериального Hsp70s, и потому что Hsp70s помогают защитить клетки от скопления белка, запрещение или управление ими могли бы привести к новому лечению редких заболеваний, следующих из сбора в группу белка.