Образ тоже знаковый. Впервые атомная структура рибосомы была замечена, поскольку она прикреплена к молекуле, которая контролирует ее движение. Это большая новость, если вы структурный биолог.
Но есть другой способ взглянуть на это изображение, который может оценить любой, кто пострадал от бактериальной инфекции.
Изображение также является дорожной картой к лучшим антибиотикам. Это потому, что эта конкретная рибосома получена из бактерии. И где-то в его перипетиях может быть слабость, на которую может нацелиться новый антибиотик.
«Мы участвуем в гонке вооружений с механизмами устойчивости бактерий», – говорит Джейми Кейт, научный сотрудник отдела физических биологических наук лаборатории Беркли и профессор биохимии, биофизики и структурной биологии Калифорнийского университета в Беркли.
«Чем лучше мы понимаем, как работают бактериальные рибосомы, тем лучше мы можем придумать новые способы взаимодействия с ними», – добавляет он.
Кейт разработала структуру с Arto Pulk из Калифорнийского университета в Беркли. Их работа описана в номере журнала Science от 28 июня.
Их имидж – последнее достижение в стремлении к более эффективным антибиотикам.
Цель – новые лекарства, которые убивают бактерии, вызывающие болезни, на шаг опережают их механизмы устойчивости и оставляют в покое наши полезные бактерии.
Один из способов сделать это – изучить бактериальную рибосому изнутри и снаружи. Многие из современных антибиотиков нацелены на рибосомы. Лучшее понимание того, как функционируют рибосомы, прольет свет на то, как работают эти антибиотики.
Это также может привести к созданию даже более «умных» молекул, которые быстро нацелятся на рибосомы патогена и выведут их из строя, не затрагивая дружественные бактерии.
Кейт и Пулк использовали лучи кристаллографии белков в Advanced Light Source лаборатории Беркли, чтобы создать дифракционные картины, которые показывают, как молекулы рибосомы сочетаются друг с другом. Затем они использовали компьютерное моделирование, чтобы объединить эти шаблоны в изображения с невероятно высоким разрешением, которые описывают расположение отдельных атомов.
В результате получилась красочная структура в верхней части этой статьи. Эти синие и фиолетовые половинки – рибосомы. Они из E. coli, но они действуют одинаково в природе. Рибосомы движутся по информационной РНК и интерпретируют ее генетический код, давая указания о том, как сшивать аминокислоты в белки.
Но иногда рибосомы хотят отступить, что нехорошо, если вы занимаетесь производством белка. Вот где возникает эта желто-красно-зеленая волнистая линия, зажатая между двумя половинками рибосомы.
Фактор удлинения G. Он действует как храповик и предотвращает соскальзывание рибосомы назад. Он также толкает рибосому вперед, когда она вялая.
Ученые знали, что фактор удлинения G выполняет эту работу, но не знали, как. Теперь, имея в руках структуру атомного масштаба, они могут изучать химические и молекулярные силы, участвующие в этом процессе.
Кейт и Пулк обнаружили, что храповик контролирует движение рибосомы, снова и снова напрягаясь и расслабляясь. Это своего рода озарение, которое может привести к новым способам обезьяньего взлома рибосомы.
«Чтобы создать лучшие антибиотики, нам нужно узнать, как бактериальные рибосомы работают в мельчайших масштабах, и это большой шаг в этом направлении», – говорит Кейт.
Национальные институты здоровья и Национальный институт рака поддержали исследование. U.S.
Министерство энергетики оказывает поддержку усовершенствованному источнику света, в котором проводилось это исследование.