Como la fábrica de proteínas de la célula, el ribosoma es la única máquina natural que fabrica sus propias partes. Es por eso que comprender cómo se hace la máquina, podría abrir la puerta a todo, desde comprender cómo se desarrolla la vida hasta diseñar nuevos métodos de desarrollo.producción de drogas: un intenso y largo esfuerzo de investigación en el Instituto de Ciencias Weizmann ha demostrado la síntesis y el ensamblaje de la pequeña subunidad de un ribosoma -30S en la superficie de un chip.
El profesor Roy Bar-Ziv y el científico del equipo Dr. Shirley Shulman Daube del Departamento de Física Química y Biológica del Instituto han estado trabajando en este proyecto durante aproximadamente siete años. Uno de los principales desafíos para tal proyecto es la gran cantidad de diferentesMoléculas que la célula debe producir para formar la subunidad: el núcleo es una larga cadena de ARN y se deben unir 20 proteínas diferentes a la cadena, que se organizan por las débiles fuerzas químicas entre las moléculas de proteína y el ARN, lo que repelepuntos y atracción en otros, y toda la estructura depende de la fabricación y organización adecuadas de cada componente. Agregue a eso otras seis proteínas que no son parte de la estructura, pero actúan como chaperones para ayudar en el ensamblaje.total de al menos 27 genes diferentes, uno para codificar cada componente o chaperona, que deben trabajar juntos para formar la subunidad.
Junto con el Dr. Michael Levy, investigador posdoctoral, que dirigió el estudio actual y el estudiante de investigación Reuven Falkovich, el equipo produjo las subunidades en chips a medida que Bar-Ziv ha desarrollado en su laboratorio. Finalmente, lograron imitar el proceso naturalde sintetizar las partes y ensamblarlas en las subunidades del ribosoma. Los pequeños chips en el laboratorio de Bar-Ziv se basan en hebras de ADN densamente empaquetadas unidas en un extremo a la superficie. Al principio, el equipo utilizó los 27 genes necesarios para reproducir elSubunidad 30S de un ribosoma de una bacteria E. coli. Los componentes fueron atrapados en "trampas moleculares" colocadas cerca de sus genes, y esto mejoró la eficiencia del proceso y permitió a los científicos observar el proceso de producción en tiempo real.retroceda, permitiendo que las diversas partes se ensamblen autónomamente en las unidades ribosómicas, sin dirección o interferencia externa.
jerarquía molecular
Al principio, Bar-Ziv y Shulman Daube descubrieron que podían fabricar los componentes, pero lograr que se autoensamblaran, como lo hacen las estructuras naturales, fue un obstáculo difícil. En el transcurso de los próximos siete años y cientos de pruebas, los científicos rastrearon la ubicación correcta de los genes en los chips. Algo así como la organización de los genes en el cromosoma, los genes en el chip tuvieron que colocarse en los lugares correctos, y en las cantidades relativas adecuadas.fuera, fue crucial para la orquestación general del complejo proceso de ensamblaje. Cada vez, los científicos asociarían una constelación de genes diferente a los chips, reduciendo las posibilidades hasta que tuvieran una composición que pudiera imitar ese proceso natural de producción de subunidades tambiéncomo autoensamblaje. En la naturaleza, el ensamblaje de subunidades es un proceso jerárquico. En el curso de sus experimentos, los científicos pudieron desglosar el ensamblaje en los pasos individuales para demostrar que el fin result era una subunidad autoensamblada, y para observar los roles de los chaperones en este proceso.
Bar-Ziv y Shulman Daube creen que esta nueva visión sobre la producción de estructuras complejas y de múltiples componentes podría allanar el camino para crear todo tipo de otras estructuras moleculares complejas, las existentes y las que aún no se encuentran en la naturaleza., por ejemplo, las estructuras que se encuentran en las bacterias que causan enfermedades podrían producirse con el propósito de probar y fabricar medicamentos, vacunas o diagnósticos de manera segura sin usar bacterias infecciosas enteras. En el futuro, el método de autoensamblaje podría conducir al desarrollo de nuevostipos de vacunas, así como líneas de ensamblaje para diversas moléculas complejas para diferentes industrias.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Weizmann . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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