UC 默塞德的 Andy LiWang

信用:威尼斯棋牌默塞德

教授安迪LIWANG显示他的3-d印刷驱动蓝藻生物钟的蛋白质的模型。

在寻找一种方法来看看蛋白质的组件,其直接蓝藻昼夜节律,或生物钟,UC 默塞德的的生物化学 教授安迪李旺 和他的同事们做了什么没人已经能够,尽管超过15年的努力。

A 在著名科学杂志发布的新文件 今天介绍李旺如何在实验室和他的同事们 - 在化学和生物化学在威尼斯棋牌圣克鲁斯分校教授苏珊·金在生物科学的划分,在威尼斯棋牌圣地亚哥分校的系教授卡丽partch - 捕获大型复合物中的蛋白质并取得光谱“快照”使用x射线晶体学和核磁共振(NMR)光谱的不同地层。

生物钟是同步与地球的自转基因,表观遗传和代谢活动的一个古老的进化适应。人类本能地醒来时,它的上午和睡眠时的晚上 - 我们的生物钟支配。

怎么说内部时钟的作品仍然被发现。

“想象一下,如果你想看到一个机械的瑞士手表是如何工作的,但你必须是单独的齿轮和弹簧,没有关于他们如何一起去说明,”李旺说。 “你不知道如何手表运行。你必须看到所有部件的相互作用。”

运行在地球上最古老的活物

研究人员使用的蓝藻,这是属土的古老的活的生物之一。通过光合作用和氧气的生产,这些细菌可能所有其他需氧微生物存在的理由。他们昼夜为广大的基因组的时钟编排基因表达调节白天和增强身体素质和敏锐地影响到他们的生存夜间代谢过程。

蓝藻使一个完美的主题为结构的研究,因为他们的生物钟可以分离和他们的生活细胞外就读于试管中。该研究是由美国国家卫生研究院资助和李旺也接收来自美国的资金科学研究的基础上继续生物钟研究他已经好几年进行,在能够更好地解释人类生理节律的希望空军办公室。

研究人员着手捕捉细菌的蛋白质发条的结构 - 相当于在寻找其所有部件组装的手表。

“最大的谜是什么大钟又在晚上做,”李旺说。

李旺,partch和金色和他们的实验室一直致力于了解驱动细菌的生物钟三种蛋白质如何 - KAIA,kaib和kaic - 在一天中的不同时间安排自己和他们是如何过渡到夜晚。

跨越三个UCS协同努力

虽然他们是在三个不同校区UC,研究人员各自带来自己的专业知识的合作。

丽王,谁是UC的一部分默塞德的 自然科学学院中, 化学与化学生物学定量和系统生物学 研究生群体, 健康科学研究所中心的细胞和生物分子机器,突变kaib因此它可以形成稳定的时钟蛋白质组件。

partch,在这两个蓝藻和哺乳动物时钟的专家,进行了晶体。黄金,蓝藻生物学的先驱,在现场进行蓝藻基因和细胞实验。

了能够可视化的结构的棘手的部分是,为了足够稳定以形成晶体,因此研究人员可以通过他们拍摄的X射线所需的蛋白组件以产生脆衍射图案。

kaib,虽然翻转两个不同形状之间,且仅活跃的时候它是在一个不稳定的形状 - 到现在为止取得的结晶不可能的情况。

“我们突变kaib,使其留在其活动形状,而当我们加入KAIA和kaic他们安排在自己的周围,就像它们在晚上做,”李旺说。 “我们发现的秘密武器,让我们找出弹簧和齿轮是如何一起去。”

他们很吃惊,因为他们结合蛋白在一天之内获得的晶体。它们也解决kaib的活性形式和蛋白质(磁卡),其发送信号以调节在蓝藻的基因表达的结构域之间的复合物的NMR结构。

“这真是了不起的是,蓝藻时钟是如此依赖kaib这难得的状态,” partch说。 “我们得到的这些结构出来的机械信息使我们能够时钟如何设法保持24小时的时间拼凑。现在我们正在寻找其他的昼夜计时系统,包括我们自己的类似的线索“。

采取在生物钟尽可能接近的样子

这支球队的下一个重大步骤将是看看他们是否可以在功能齐全,生物瑞士钟表同行密切作为其分子组件移动。

力王,partch和金是在威尼斯棋牌圣地亚哥分校,这提供了这三个实验室密切并与该区域的其他昼夜生物学家满足相互作用的网络集线器的中心为昼夜生物学的成员。

“每一个实验室的贡献非常不同的技能,并且是关键解决这些结构和理解他们的意思了时钟功能的见解,”金说。 “这些复合物的结构显示出蓝藻生物钟,其中,所述计时齿轮与时钟的时间告知‘动手’整齐地啮合的高雅。

“从这些结构,我们可以理解,不仅机制如何蜱,但信息还怎么失控控制节奏的开启和关闭的细胞的基因。”

看到在威尼斯棋牌圣地亚哥分校的bioclock工作室创建了两个动画,帮助解释了蛋白质的动向和安排:

该动画演示了蓝藻细长聚球藻昼夜振荡器机制。它是生产和威尼斯棋牌圣地亚哥分校的bioclock工作室冬季2016成员开发。
信用:威尼斯棋牌圣地亚哥分校的bioclock工作室
此动画显示在蓝藻细长聚球藻核心昼夜振荡器如何将输出发送到调节其它细胞内过程的定时。它是生产和威尼斯棋牌圣地亚哥分校的bioclock工作室冬季2016成员开发。
信用:威尼斯棋牌圣地亚哥分校的bioclock工作室