_ Cristalele cultivate cu microgravitație dezvăluie noi perspective asupra structurilor proteinelor

Biochimiștii lucrează de mult timp în jurul unui punct orb când vine vorba de proteine. Ei știu că hidrogenul constituie aproape jumătate din atomii din proteine, dar modul în care acestea contribuie la funcționarea proteinelor în aceste structuri complexe a fost mai puțin clar. Atomii de hidrogen sunt atât de mici încât tehnicile tradiționale de biologie structurală nu pot dezvălui pozițiile lor.

„Deci îți lipsesc jumătate din informații”, a spus dr. Victoria Drago, asociat de cercetare post-doctorală la Oak Ridge National. Laboratorul (ORNL) din Tennessee și absolventă recentă a Universității din Toledo.

Neavând o contabilitate completă a locațiilor atomilor de hidrogen ai unei proteine ​​este o enigmă cu implicații dincolo de laborator, inclusiv în cazul medicamentului bazat pe structură design.

Drago a început să exploreze o tehnică pentru a identifica hidrogeni altfel evazivi care implicau creșterea cristalelor de proteine ​​în microgravitație, ca student absolvent, alături de Dr. Timothy Mueser, profesor la Departamentul de Chimie și Biochimie din UToledo.

Analiza acelor cristale – un termen de chimie care se referă în acest caz la aranjamentul precis al atomilor și moleculelor constitutive – stă la baza unui articol de cercetare publicat recent în revista Cell Reports Physical Science.

„Am folosit difracția cu neutroni”, a spus Drago, care este autorul principal al lucrării și care a absolvit un doctorat în chimie în 2022. „Am reușit să realizăm experimentul și să obținem o rezoluție ridicată prin valorificarea microgravitației pentru a crește -cristale de calitate ale enzimei.”

Difracția neutronilor este un proces de înaltă tehnologie care permite cercetătorilor să cartografieze locațiile precise ale fiecărui atom al unei molecule. Funcționează pentru a identifica locațiile micilor atomi de hidrogen, ca și în cazul altor atomi, dar semnalul este extrem de slab în tehnicile tradiționale de biologie structurală. De aceea, au apelat la microgravitație, care permite creșterea unor cristale mai mari și mai perfect structurate.

Drago, Mueser și colaboratorii lor de la ORNL și Institut Laue-Langevin, o unitate de top de cercetare nucleară din Grenoble, Franța, a trimis soluții ale enzimei triptofan sintetaza pentru un tur de o lună pe Stația Spațială Internațională în 2018 și din nou pentru o călătorie de șase luni în 2019 până în 2020. A doua călătorie a produs câteva cristale foarte mari, perfecte - multe aproximativ un cub. milimetru, de cinci ori mai mare decât acei cercetători au crescut în laboratoare – care au călătorit mai mult de 50 de milioane de mile și au supraviețuit unei stropi de 9G în Oceanul Pacific.

Difracția neutronilor s-a dovedit a fi de succes pe aceste cristale, permițând cercetătorilor să dezvăluie pentru Prima dată când au ales să studieze hidrogenii de la locul activ al enzimei.

Triptofan sintetaza este valoroasă din punct de vedere științific ca reprezentant al unei familii mari și extrem de versatile de enzime care utilizează vitamina B6 pentru funcționare. Deoarece ființele umane nu produc triptofan sintază, este atractiv și pentru designerii de medicamente interesați să folosească structura chimică a proteinelor în dezvoltarea de noi compuși pentru a lupta împotriva microorganismelor patogene precum Salmonella enterica, Staphylococcus aureus și Mycobacterium tuberculosis.

(Fluierul)