مخفی تقارن موجود در مواد شیمیایی جنبشی معادلات

هوستون -- (30 آوریل سال 2020) -- دانشگاه رایس محققان کشف کرده اند یک تقارن در شیمی جنبشی معادلات دانشمندان به مدت طولانی استفاده می شود به مدل و مطالعه بسیاری از فرآیندهای شیمیایی ضروری برای زندگی است.

پیدا کردن پیامدهای مواد مخدر طراحی و ژنتیک و تحقیقات پزشکی و توضیح داده شده است در یک مطالعه منتشر شده در این ماه در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم. برای نشان دادن بیولوژیکی انشعابات مطالعه همکاری نویسنده اولگ Igoshin آناتولی Kolomeisky و جوئل مالوری برنج مرکز نظری فیزیک زیستی (CTBP) با استفاده از سه گسترده نمونه: پروتئین تاشو, آنزیم تجزیه و موتور پروتئین بهره وری.

در هر صورت این محققان نشان داده که یک بازی ساده ریاضی نسبت نشان می دهد که احتمال خطا و کنترل سینتیک به جای ترمودینامیک.

"این می تواند یک پروتئین تاشو به درست در مقابل نادرست ساختار آنزیم ترکیب مناسب در مقابل اشتباه اسید آمینه به زنجیره پلی پپتیدی و یا یک موتور پروتئین به اشتباه پله عقب به جای رفتن به جلو" گفت: Igoshin یک CTBP محقق و استاد مهندسی زیستی در برنج. "همه از خواص آن می توان به عنوان یک بیان درجه دو ثابت-دولت شار و ما متوجه شدیم که خواص بیولوژیکی بیان شده در این شرایط جنبشی تحت کنترل است."

پروتئین تاشو مثال نشان میدهد پیامدهای مواد مخدر طراحی شده است. تمام پروتئین های برابر به یک شکل مشخصه و کسری misfold به شکل اشتباه. Protein misfolding دخیل شده در برخی از ارثی اختلالات ژنتیکی و بیماری ها و داروسازان علاقه مند به ساخت مواد مخدر است که می تواند به کاهش شانس پروتئین misfolding.

قبل از آن برابر یک پروتئین و انرژی مانند یک توپ نشسته در بالای یک تپه. تاشو سراشیبی اجرا از این انرژی بالا نقطه شروع به جایی که توپ متوقف می شود نورد. داروخانه ها اغلب با استفاده از کمک های بصری به نام "رایگان-چشم انداز انرژی" به نمودار سطح انرژی در واکنش های شیمیایی. چشم انداز به نظر می رسد مانند یک کوه با قله ها و دره ها و سراشیبی اجرا از یک پروتئین را گشوده نقطه شروع به خود را به طور کامل خورده اتمام نقطه می تواند مانند یک جاده کوهستانی است که بادها را از طریق یک سری از دره ها. حتی اگر یک شهر در امتداد جاده پایین تر است در ارتفاع یک مسافر ممکن است باید برای صعود به تپه برای رسیدن از یک دره به بعد در راه سراشیبی.

"ما نشان داده ایم این موانع نقاط بالا میان دره که در تعیین این نسبت" Igoshin گفت. "اعماق دره ها مهم نیست.

"اگر شما می خواهید برای دریافت یک دارو کمک خواهد کرد که یک پروتئین برابر درستی برای مثال پیش بینی ما این است که این دارو باید قادر به کاهش یک مانع در امتداد تاشو مسیر," او گفت:. "اگر آن را تنها بر دره ها می گویند با بهبود ثبات برخی از متوسط conformations همراه تاشو مسیر آن را تغییر نمی دهد نسبت بار پروتئین چین به درستی در مقابل اشتباه است."

Igoshin گفت که این کار ریشه از یک سال 2017 مطالعه که در آن او Kolomeisky و سابق CTBP پژوهشگر فوق دکترا Kinshuk بانرجی نشان داد که دقت آنزیمی تجزیه شد kinetically کنترل می شود. Igoshin توصیف این کشف به عنوان یک "نوع زمینه ای تقارن معادلات."

"اگر شما نگاهی به نسبت شار شما می توانید این بازی جالب لغو و تمام شرایط است که باید با این ارزش ها لغو و شما می توانید تغییر ناپذیری" او گفت:. "هنگامی که ما برای اولین بار به این نتیجه به نظر می رسید از عقل به ما. سپس ما هنوز مطمئن شوید که اگر آن را یک تصادف از آنجا که در مقاله قبلی ما نشان داد که تنها دو خاص جنبشی طرح. در حال حاضر Joel کار نشان داده است می توان آن را تعمیم به این طیف گسترده ای از سیستم های."

Igoshin گفت: تقارن "است که ثابت کند اما هیچ کس متوجه آن قبل از."

"من فکر می کنم آن است که بسیار جالب فیزیکی نتیجه است که پیامدهای بزرگ در زیست شناسی," او گفت:. "این می تواند کمک به تعریف محدودیت در آنچه که ممکن است از نظر کنترل و بهینه سازی سیستم-خواص سطح در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی."

###

Kolomeisky است CTBP محقق استاد شیمی و شیمی و biomolecular engineering و صندلی برنج را در گروه شیمی. مالوری است یک فوق دکتری پژوهش های مرتبط در CTBP.

این پژوهش با حمایت بنیاد ملی علوم (PHY-1427654 CHE-1664218 MCB-1941106) و ولش پایه (C-1559 C-1995).

لینک ها و منابع:

این دویی از PNAS مقاله: 10.1073/pnas.1920873117

یک کپی از کاغذ در دسترس است: https://doi.org/10.1073/pnas.1920873117

تصاویر با وضوح بالا برای دانلود در دسترس هستند در:

https://news-شبکه.برنج.edu/اخبار/فایل/2020/04/0504_OPTIM-oiak-lg.jpg

عنوان: آناتولی Kolomeisky چپ و اولگ Igoshin. (اعتبار: جف Fitlow/دانشگاه رایس)

https://news-شبکه.برنج.edu/اخبار/فایل/2020/04/0504_OPTIM-انجیر-lg.jpg

عنوان: یک هنرمند نمایندگی رایگان-چشم انداز انرژی و دو مسیرهای ممکن پروتئین ممکن است به دنبال (سمت چپ) به سمت درستی و یک سوم راه (راست) که منجر به misfolded دولت است. (حسن نیت ارائه میدهد تصویر از O. Igoshin/دانشگاه رایس)

این نسخه می تواند به صورت آنلاین در news.rice.edu.

دنبال برنج اخبار و رسانه ها روابط از طریق توییتر @RiceUNews.

واقع در 300 هکتار جنگلی پردیس در هوستون, برنج, دانشگاه همواره رتبه در میان ملت از 20 دانشگاه توسط اخبار آمریکا و گزارش جهانی. برنج بسیار محترم مدارس معماری, کسب و کار, ادامه تحصیل, مهندسی, علوم انسانی, موسیقی, علوم طبیعی و علوم اجتماعی و به بیکر موسسه سیاست عمومی. با 3,962 دانشجویان و 3,027 دانشجویان تحصیلات تکمیلی برنج را در مقطع کارشناسی دانشجو-به-دانشکده نسبت کمتر از 6 به 1. آن مسکونی کالج سیستم ایجاد صمیمی جوامع و دوستی مادام العمر فقط یک دلیل که چرا برنج رتبه شماره 1 برای بسیاری از نژاد/کلاس تعامل و شماره 4 برای کیفیت زندگی توسط پرینستون را نقد کنید. برنج نیز امتیاز به عنوان بهترین ارزش در میان دانشگاه های خصوصی توسط Kiplinger امور مالی شخصی.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.