Ученые взломали структуру белка, который жизненно важен для плазмодия паразита falciparum, тот этовызывает самую смертельную форму малярии. Они предполагают, что белок, ключевой фермент в поколении клеточных мембран, мог бытьидеальная цель препаратов антималярии, особенно поскольку белок не присутствует у людей.Исследование было во главе с Отделением Биологии в Вашингтонском университете, Сент-Луис, Миссури, и отчет относительно него появляется как«Газета Недели» в проблеме 6 января Журнала Биохимии.В 2010 малярия убила 655 000 человек во всем мире.
Болезнь вызвана пятью различными разновидностями плазмодия, aпаразит, живущий в пищеварительном тракте его основного хозяина, москита, но самая смертельная форма малярии прибывает из того, чтобы быть укушенным aмоскит, несущий плазмодий разновидностей falciparum.Новые препараты, чтобы бороться с малярией отчаянно необходимы: не только P. falciparum ответственный за самую тяжелую формумалярия, это – эндемик в областях, населенных приблизительно 40% людей в мире, и раньше работавшие препараты теряют ихэффективность, частично потому что подделывание привело к широко распространенной устойчивости.
В лаборатории биологии в Вашингтонском университете исследователи заняли шесть лет и больше раскрыть структуру и функциюбелок, фермент под названием PMT (короткий для phosphoethanolamine метилтрансферазы).В предыдущей работе они уже установили, что работа фермента состоит в том, чтобы добавить метиловые группы к стартовой названной молекулеphosophoethanolamine, вовлеченный в создание клеточных мембран.
И даже при том, что существуют подобные белки в других организмах, у людей нет его.Эти особенности делают его идеальной целью того, чтобы разработать новые лекарства антималярии.
Ведущий автор доктор Джозеф М. Джез, адъюнкт-профессор биологии в Искусствах и Наук, сказал прессу:«Что делает моя лаборатория, кристаллизуют белки так, чтобы мы видели то, на что они похожи в трех измерениях».«Идея состоит в том, что, если бы мы знаем структуру белка, будет легче проектировать химикаты, которые предназначались бы для активной зоны белкаи закрытый это», добавил он.
Исследователи усовершенствовали интересный способ кристаллизовать белок. Они помещают решение соли или чего-то еще, что можетиссякните белок у основания маленького хорошо. Затем как Джез объясняет: «мы помещаем снижение нашего жидкого белка на микроскопепокройте квитанцию и щелчок это поверх хорошо, таким образом, снижение белка висит вверх тормашками в хорошо».Это помогает медленно забрать воду из белка, скорее как создание горного леденца, кроме случая леденца, это – последовательностьвывешивание во флягу сахарного раствора, помогающего забрать воду.
Существует также другое различие: в создании горного леденца сахар не отказывается сформировать кристаллы, но в этом процессе, белкеочень отказывается.Фактически, потребовалось шесть лет painstanking исследования для них к белкам экрана 8 через в общей сложности 4 000 условий. Они использовали 24скважины к подносу, при уровне приблизительно 500 скважин за белок. И затем они также должны были попробовать различные комбинации лигандов кбелки и кристаллизуют тех также.
Большая часть этой работы была скоро сделана первым автором Липкая вещь Ли, докторант в лаборатории Джеза.В этом пункте Вы могли бы спросить, почему Вы должны сделать кристаллическую форму белка, чтобы определить его молекулярную структуру в 3D?
Это становится средством для очистки, когда Вы понимаете, что действительно хороший большой кристалл производит сильную, ясную структуру рассеивателя, когда Рентгенспроектированный через него. Структура производится различной очередью атомов в кристалле, который никогда не является тем же для различногомолекулы.
В то время как структура рассеивателя Рентгена сама не показывает 3D молекулярной структуры белка с хорошим, ясным Рентгеномрассейте структуру, у ученых есть достаточно математической информации, чтобы отступить – вычисляют относительные положения атомов вмолекула белка.Это немного походит на бросок связки гальки в тихий водоем и затем использование структуры волн, прибывающих в края, чтобы удатьсягде галька вошла.
В то время как это метафорическое описание заставляет его казаться легким и прямым, на практике это очень твердо. Было много изтехнические трудности с получением фермента плазмодия наконец, чтобы кристаллизовать, включая факт, когда это сделало, четыре тонких как бумага кристалла, появились, сложенные друг на друге.
Джез объяснил, что, когда они взяли блок кристаллов, которые будут Сделаны рентген, Ли «фактически сделал хирургию под микроскопом исломанный от небольшой крошечной части его», и к общему удивлению, они умели получать чистую структуру преломления.Момент истины прибыл, когда они помещают результаты преломления в компьютер, сделал обратное расчисление, и Ли сделал паузу спалец, готовый на кнопке мыши: заключительный щелчок показал бы, окупились ли годы тяжелой работы.Они имели.
Когда Ли щелкнул мышью, он видел ясную карту электронной плотности в исключительно остром центре.Джез объяснил, что следующий шаг должен был использовать карту электронной плотности, чтобы построить структуру, соответствующую последовательности аминокислотбелок:«Первая вещь, которую Вы делаете, помещается в позвоночники аминокислоты, и соедините их вместе, чтобы сформировать цепочку. Это походит на наличие длинногонить, каждый дюйм которой является аминокислотой и Вашей работой, должна взять ту нить и переместить его в три измерения через этокарта электронной плотности."Тогда Вы должны добавить боковые цепи, делающие одну аминокислоту отличающейся от другого.
«Последовательность аминокислот известна», сказал Джез, «Ваша цель состоит в том, чтобы соответствовать способу, которым Вы натягиваете вместе аминокислоты в электронекарта плотности к той последовательности."Исследователи создали «мультфильм» карты электронной плотности, чтобы упростить видеть структуру белка и выяснять какэто работает.
Мультфильм помог им «видеть», как включенные молекулы помещены в активную зону фермента, «карман» если Выкак, где химия имеет место.Джез сказал:«Фермент PMT пытается присоединиться к двум молекулам.
Чтобы сделать это, это должно захватить их на месте так, чтобы химия могла произойти, итогда это должно отпустить их."Он сказал, что они думают, что белок имеет «веко», открывающееся и закрывающееся: это остается открытым, оставляя место активным, пока субстраты не входят,и это зажимает закрытый, и когда это делает это, это соединяет субстраты.
Исследователи отмечают в их отчете это, в то время как это понимание структурных особенностей и функций PMT начинаетсяпоказать некоторый потенциал предназначается для препаратов антималярии, которые могут убить плазмодий, не вредя людям, говорят они далееисследования теперь необходимы, чтобы «понять эволюционное подразделение метаболической функции в phosphobase пути».Это может быть значительный шаг, но существует все еще длинный путь, чтобы пойти.