Miért hő elpusztítja a sejteket a tudományos hírek
Ha a hőmérséklet fölé emelkedik egy bizonyos küszöbértéket, a sejt elpusztul és összeesik. Az egyik legegyszerűbb magyarázat erre hiányzó hő ellenállás, hogy a fehérjék az élethez szükséges - azokat, amelyek energia kinyerése élelmiszer vagy napfény, küzd a behatolók, megsemmisíti a hulladékot és így tovább -, gyakran hihetetlenül pontos alakját. Kezdik a hosszú láncok, ezután hengerelt egy spirális vagy más konfiguráció által diktált szekvenciája alapján az alkatrészeket. Ezek a formák fontos, hogy nem. De amikor a dolgok kezdenek felmelegszik, a kommunikáció, segítik a fehérje épület megsemmisül: a leggyengébb első, majd amikor a hőmérséklet emelkedik, és erős. Nyilvánvaló, hogy a pusztítás a fehérje szerkezetét, hogy végzetes lehet, de egészen a közelmúltig a pontos részleteket, hogy hogyan és miért öl túlfűtött sejteket ismeretlen.
Paola Pikotti, biofizikus, a kutatás vezetője elmondta, hogy ezek a kísérletek jött egy régi, tüskés kérdés: miért egyes sejtek túlélnek magas hőmérsékleten, míg mások meghalnak. A baktérium mus thermophilus boldogan él a meleg tavasz és még háztartási vízmelegítők, míg az E. coli lebontja már 40 Celsius fok. Van erős bizonyíték arra, hogy mi számít a különbség a fehérjék stabilitása az egyes organizmusok. De viselkedésének tanulmányozására a fehérje, ha továbbra is az élő sejt - a tökéletes módja annak, hogy megértsék, és ez nagyon nehéz. Izolálása in vitro fehérje ad csak részleges választ, mert a fehérjéket a test belsejében vannak összekötve, a változó a kémiáját egymással, vagy egymást megtartják a kívánt alakot. Ahhoz, hogy megértsük, mi tör, és hogy miért kell tanulni fehérjék, amíg ezek kölcsönösen hatnak egymásra.
Ahhoz, hogy megoldja ezt a problémát, egy kutatócsoport kifejlesztett kínzó automatizált munkafolyamatot, amelyben osztoznak nyílt cellákat és azok tartalmát melegítjük fokozatosan, felszabadító fehérjék vágjuk át az enzimek a keverékben a szakaszban. Ezek az enzimek különösen jó a vágás nem hajtogatott fehérjéket, így az kutatók képesek voltak, hogy meghatározzák milyen hőmérsékleten visszatartott egyes fragmensek fehérjék. Így, ezek azt mutatják, egy nembeültető vagy denaturált görbét minden egyes ezer fehérjék tanulmányozták, bemutatjuk, hogy ezek ívek mozgó intakt struktúrák kellemes hőmérséklet a züllés hőmérséklet növekedésével. Belátni, hogy ezek görbék különböznek faj, a kutatók kiválasztott négy faj - az emberek, az E. coli, T. thermophilus és az élesztőt.
„Ez egy kiváló tanulmányi” mondja Allan Drummond, biológus, a University of Chicago, megjegyezve a skála és érzékenysége a folyamatot.
Az egyik legnyilvánvalóbb megfigyelés az, hogy minden fajta fehérjék nem bontakozott masszívan ha a hőmérséklet emelkedik. Ehelyett az első összeomlása egy egészen kis részét a fehérjék, mondja Pikotti, és ez volt a legfontosabb fehérjék. A legtöbb esetben ezek a fehérjék szorosan összefügg, vagyis ezek befolyásolják számos folyamat a sejtben. „Nélkülük a sejt nem tud működni, - mondja Pikotti. - Amikor elhagyják az egész hálózatot is meg kell semmisíteni. " És, természetesen, a sejt életét.
Ez paradoxon -, hogy néhány, a legfontosabb fehérjék a legérzékenyebb - tükrözhetik az evolúció formálta őket a munkájuk. Ha sok szerep fehérje, akkor kihasználják a bizonytalanság, úgy mozgatható, hogy a hajtogatás és anfoldingu, azaz a hajtogatás és kibontakozó, mert lehetővé tenné számára, hogy számos különböző formában céljától függően. Sok a fontos fehérjék megnövekedett rugalmasság, ami tovább növeli a törékeny, de ugyanakkor rugalmas és kötődni képes különböző cél molekulák egy sejtben, Pikotti magyarázza. Körülbelül így képesek ellátni funkcióit - egyfajta kompromisszum.
Amikor közelebbről megvizsgáljuk, E. coli, melynek adatai voltak a legtisztább, a kutatók azt is összefüggést találtak a fehérje bőség - hány példányban is lebeg a sejt - és annak stabilitását. Minél több példányban teszi a sejt, annál több hőre van szükség, hogy szakítani a fehérjét. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a bőség nem mindig felelnek meg a létfontosságú: néhány ritka fehérjét is fontosak. A kapcsolat a gazdagság és a stabilitást adtak Drummond az a gondolat, tíz évvel ezelőtt, amikor megkérdőjelezte a hajlam, hogy a sejt gép, hogy alkalmi hibákat. A hiba általában destabilizálja a fehérjét. Ha a fehérje termelődik, és kiosztják a több száz vagy több ezer a ketrecben minden nap, akkor helytelenül telepített példányban nagy mennyiségben végzetes lehet a sejteket. A test lenne a módja annak, hogy hozzon létre egy változata normális fehérjék nagyobb stabilitást, és az adatok Pikotti csapat ezt tükrözi.
Annak vizsgálatára, ahol a fehérje tulajdonságait biztosítják termikus ellenállás, kutatók összehasonlították adatok E. coli és T. thermophilus. A fehérjéket E. coli kezdenek felbomlani 40 Celsius fok a legtöbb, hogy lebontják a 70 fok. De ugyanezen a hőmérsékleten T. termophilus fehérjék csak kényelmetlenné válik: egy részük megőrzik alakjukat, akár 90 Celsius fok. A tudósok felfedezték, hogy a fehérjék T. termophilus, általában rövid, és néhány fajta formák és elemek gyakrabban jelennek meg a legstabilabb fehérjék.
Ezek az eredmények segíthetnek a kutatók fejleszteni fehérjék stabilitása, gondosan szabott igényeiknek. Sok ipari folyamatok, amelyek közé tartoznak a baktériumok, a hőmérséklet emelkedése növeli a betakarítás - de amíg a baktériumok nem pusztulnak el a hőt. Érdekes lenne tudni, hogy ha tudjuk, hogy stabilizálják a baktériumok, ami több olyan fehérjéket, amelyek jobban ellenállnak a hőmérséklet-emelkedést, mondja Pikotti.
Mindezek mellett megfigyelések, rengeteg információt arról, hogyan bontakozik ki az egyes fehérje révén biológusok örömére. Fehérje stabilitása közvetlen mértéke, hogy mennyire valószínű képez fehérje aggregátumok: klaszterek hajtogatott fehérjék, amelyek egymáshoz tapadnak. Az egységek gyakran egy rémálom a sejt zavarhatja fontos feladat. Például, akkor jár néhány komoly neurológiai állapotok, mint az Alzheimer-kór, a plakk amikor denaturált fehérjék töltött agyban.
De ez nem jelenti azt, hogy az összesítés történik csak ember szenved ebben a betegségben. Éppen ellenkezőleg, a kutatóknak megérteni, hogy ez történik minden alkalommal, nem egyértelmű feszültségforrásokat, és hogy egy egészséges sejt képes kezelni azt.
„Azt hiszem, egyre inkább elfogadottá válik egy gyakori jelenség”, mondja Michelle Vendruskolo, biokémikus, a University of Cambridge. „A legtöbb fehérje valóban felhalmozódnak a celluláris környezetben. Pikkoti megkapja a legfontosabb információkat az időintervallum, amely egy bizonyos fehérje a Kézben tartott állapotban. Ez a különbség határozza meg, hogy milyen mértékben van tárolva. "
Néhány fehérje szinte soha nem fordul, és nem halmozódik fel, mások ezt bizonyos feltételek mellett, mások mit csinálnak, hogy minden alkalommal. Részletek az új munka megkönnyíti, hogy tanulmányozza a különbségek miért léteznek és mit értünk. Néhány denaturációs görbét is mutat minták, amelyek jelzik, hogy a fehérjék felhalmozódnak a telepítés után.
Míg sok tudós érdekli aggregátumok miatt az általuk okozott károk, mások gondolkodnak ezt a jelenséget másképp. Drummond azt mondta, hogy egyértelmű volt, hogy bizonyos egységek nem csak zsák szemetet lebeg a ketrecben; inkább tartalmaznak aktív fehérjék, amelyek továbbra is ezt a munkát.
Képzeljük el, hogy látsz messziről a felszálló füstöt az épületből. Körülötte - olyan formában, hogy vegye a test húzta ki a roncsok. De ha közelebb, akkor előfordulhat, hogy ez a valódi emberek, aki megszökött az égő épületet, és várja a mentőt. Körülbelül ez történik a tanulmány aggregátumok Drummond azt mondja: a tudósok felfedezik, hogy ahelyett, hogy az áldozat, a fehérjék az aggregátumok is néha túlélők. Ez az erőteljes trend biológia abban a pillanatban.
Általában ez a munka azt sugallja, hogy a fehérjék kíváncsi dinamikus struktúrák. Munka bizonyos rögzített feladatokat, először úgy néznek ki, mint egy kemény gép, amelyre szükségük van egy sajátos formáját. Valójában azonban a fehérjék különböző formákat ölthet során a normális munkát. Ha szükséges, az alakjuk változhat olyan radikálisan, hogy úgy tűnik, mintha ők meghalnak, de a valóságban erősíteni. Molekuláris szinten, az élet is állandó pusztulás és megújulás.
Miért hő elpusztítja a sejteket? Ilya Khel