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機械力控制蛋白質合成的速度

作者:宋檢 時間:2022-12-05 來源:互聯網

根據一組科學家的意見,當細胞產生蛋白質時,蛋白質通過對分子機器施加機械力來調節合成速度。他們使用了計算和實驗技術來理解這種力量。

蛋白質提供細胞的許多重要功能,從提供結構到傳遞信息到抗擊病毒。蛋白質合成缺陷與許多疾病有關,包括血友病、肺癌、宮頸癌和外陰癌。

“過去10年觀察到的情況是,如果改變蛋白質合成的速度,你就可以改變蛋白質的行為方式。”賓夕法尼亞州大學(PennState)化學系助理教授、網絡科學研究所(InstituteforCyberScience)的EdwardO'Brien說。“我們試圖找出影響蛋白質合成速度的新因素。”

核糖體是細胞中的微小工廠,它將氨基酸縫合成一條長鏈,從而產生蛋白質。在這個過程中,新合成的蛋白質片段穿過核糖體的狹窄隧道。O'Brien說,當它們離開隧道時,蛋白質會自然地從核糖體中抽離出來。

“這些蛋白質分子喜歡在自由體積很大的空間中運動,而不是在狹窄的空間里。”O'Brien說。

O'Brien說,從核糖體中提取蛋白質的力是一種自然發生的熵拉力。熵力是整個系統增加熵值的趨勢所產生的力,而不是來自一個特定的底層微觀力。熵是系統隨時間變得更加混亂的趨勢。

“這股拉力被傳播回核糖體中正在發生的合成,并調節這個過程。”O'Brien說。

研究人員觀察到,非結構蛋白片段會產生短小的力,而且這種力會通過核糖體分子機器傳遞,并影響氨基酸縫合在一起的速度。

研究小組開始了他們的實驗測量,該實驗測量檢測到核糖體上延伸了多少蛋白質。研究人員將這些信息輸入到高性能的計算機模擬系統中,該系統使用了賓夕法尼亞州大學計算機科學研究所的**網絡信息結構和美國國家科學基金會資助的虛擬組織*端科學和工程發現環境(NSF),長達數月。這些模擬使他們能夠了解蛋白質合成是如何在許多條件下進行的。

“通過理解影響蛋白質合成速度的因素,我們現在可以開始了解蛋白質合成是如何影響包括各種疾病在內的蛋白質結構和功能的下游過程的。”O'Brien說。

研究人員在《美國化學學會雜志》上發表了他們的研究結果。

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