05:49 2023-06-09
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Un studiu de microscopie electronică dezvăluie misterele polarității filamentului de actină
_ Un studiu de microscopie electronică dezvăluie misterele polarității filamentului de actină
Filamentele de actină — structuri de proteine esențiale pentru mișcarea vii de la celule unice la animale — sunt cunoscute de multă vreme că au polaritate asociată cu caracteristicile lor fizice, cu creșterea „ghimpată” și micșorarea „ ascuțit” se termină. Capetele filamentului sunt, de asemenea, diferite în modul în care interacționează cu alte proteine din celule. Cu toate acestea, mecanismul care determină aceste diferențe nu a fost niciodată complet clar pentru oamenii de știință. Acum, cercetătorii de la Școala de Medicină Perelman de la Universitatea din Pennsylvania au dezvăluit structurile atomice cheie ale capetelor filamentului de actină prin utilizarea unei tehnici numite microscopie crio-electronică (cryo-EM).
Studiul, publicat în Science, oferă informații fundamentale care pot ajuta la completarea detaliilor din spatele tulburărilor care afectează unele tulburări musculare, osoase, cardiace, neurologice și imunitare care sunt rezultatul deficiențelor sau deficiențelor de actină.
Actina este cea mai abundentă proteină din interiorul celulelor organismelor superioare, cum ar fi animalele. Acesta servește ca element de bază pentru structurile lungi și subțiri numite filamente, care oferă suport structural cheie ca parte a „citoscheletului” celulei, sistemul care conferă celulelor forma și polaritatea. Schimbările rapide ale filamentelor de actină stau la baza evenimentelor celulare cheie, cum ar fi mișcarea de-a lungul suprafețelor, contactul celulă la celulă și diviziunea celulară. Filamentele de actină sunt, de asemenea, elemente majore în fibrele musculare.
„Rezultatele studiului nostru oferă o înțelegere mecanică a unui proces despre care știm de mai bine de 40 de ani, denumit treadmilling, și influențează modul în care noi vedeți rolurile celulare ale actinei în sănătate și boală”, a spus autorul principal al studiului, Roberto Dominguez, Ph.D., profesorul prezidențial de fiziologie William Maul Measey la Penn.
Dinamica filamentelor de actină este guvernată în mare parte prin procesul de „treadmilling”, prin care proteinele individuale de actină sunt aruncate de la un capăt al filamentului, cunoscut sub numele de capătul ascuțit, și adăugate la celălalt capăt, ghimpat. Filamentele de actină pot fi stabilizate prin așa-numitele proteine de „capping” distincte care se leagă de capetele filamentului pentru a opri adăugarea sau pierderea ulterioară a proteinelor actină individuale. Multe alte proteine se leagă și de capetele ghimpate și ascuțite ale filamentului de actină. Dar detaliile structurale care determină specificul acestor interacțiuni - detaliile care explică de ce aceste două capete funcționează atât de diferit - au fost tulburi.
În studiul lor, cercetătorii, inclusiv doi studenți Penn - Peter Carman, Ph.D. .D., un student proaspăt absolvent în laboratorul lui Dominguez, și Kyle Barrie, Ph.D., un student absolvent în prezent în laborator, care a servit ca co-primi autori - au analizat filamentele de actină folosind cryo-EM. Cu această tehnică de imagistică de înaltă rezoluție, un cercetător obține multe mii de instantanee ale unei molecule țintă, le aliniază computațional și apoi le calculează în medie pentru a reduce „zgomotul” ale imaginii aleatorii – obținând o reconstrucție 3D a moleculei care poate fi suficient de clară pentru a fi vizualizată. atomi individuali.
Cu ajutorul inteligenței artificiale (AI), cercetătorii s-au putut concentra pe capetele filamentelor în loc de mijlocul lor, așa cum fusese anterior norma în cercetări similare. Procedând astfel, au identificat sute de mii de vederi ale filamentului, permițându-le să obțină reconstrucții la scară aproape atomică. Acestea au scos la iveală o formă sau o conformație de actină „plată” la capătul ghimpat necapotat, comparativ cu o conformație „răsucită” la capătul ascuțit necapsat.
Datele au detaliat, de asemenea, modificările structurale induse de două proteine de acoperire a filamentului de actină, CapZ la capătul ghimpat și tropomodulină la capătul ascuțit. Acestea sunt cele două proteine găsite la capetele filamentului în mușchii scheletici și cardiaci, jucând un rol esențial în stabilizarea filamentelor de actină din fibrele musculare și, fără aceste proteine, mușchii noștri s-ar destrama.
Rezultatele acestui studiu oferă detalii mecanice cruciale pentru o înțelegere mai profundă a biologiei actinei în ansamblu. Cercetătorii cred că aceste perspective ale studiului ar trebui, de asemenea, să fie utile pentru înțelegerea și, în cele din urmă, tratarea tulburărilor cauzate de disfuncția actinei.
Comentarii:
Adauga Comentariu