Una imagen, basada en datos de crio-EM, muestra la diferencia entre la conformaci\u00f3n sim\u00e9trica de torniquete cerrado del m\u00f3dulo de la l\u00ednea de montaje (izquierda) y la asim\u00e9trica de brazo doblado conformaci\u00f3n (derecha). El par de enzimas id\u00e9nticas que componen el m\u00f3dulo se muestran en cian y magenta. Cuando los dos brazos est\u00e1n cerrados (izquierda), las mol\u00e9culas entrantes no pueden entrar (representado por flechas amarillas). Cuando un brazo est\u00e1 doblado (derecha), permite que una sola mol\u00e9cula ingrese al m\u00f3dulo. Cr\u00e9dito: Dillon Cogan <\/p>\n
Cada c\u00e9lula es un maestro constructor, capaz de crear mol\u00e9culas \u00fatiles y estructuralmente complejas, una y otra vez y con sorprendentemente pocos errores. Los cient\u00edficos est\u00e1n ansiosos por replicar esta haza\u00f1a para construir sus propias f\u00e1bricas moleculares, pero primero deber\u00e1n comprenderla. <\/p>\n
\u00abTenemos miles de estas l\u00edneas de ensamblaje en la naturaleza, y todas producen compuestos \u00fanicos\u00bb, dijo Dillon Cogan, becario postdoctoral en el laboratorio de Chaitan Khosla, profesor de qu\u00edmica e ingenier\u00eda qu\u00edmica en Stanford. \u00abEl sue\u00f1o es alg\u00fan d\u00eda poder recombinar piezas de diferentes l\u00edneas de montaje para que podamos hacer compuestos \u00fatiles que no se encuentran en la naturaleza. Para hacer eso, necesitamos conocer los principios de dise\u00f1o que hacen que estas cosas funcionen\u00bb.<\/p>\n
En un estudio publicado el 5 de noviembre en Science, investigadores de la Universidad de Stanford utilizan una de las t\u00e9cnicas de biolog\u00eda estructural m\u00e1s sofisticadas disponibles para investigar c\u00f3mo estas l\u00edneas de ensamblaje molecular mantienen su control preciso mientras gu\u00edan las mol\u00e9culas en crecimiento a trav\u00e9s de una construcci\u00f3n compleja de varios pasos. proceso.<\/p>\n
Las mol\u00e9culas en cuesti\u00f3n se denominan polic\u00e9tidos, una categor\u00eda que incluye f\u00e1rmacos y antibi\u00f3ticos. Las c\u00e9lulas sintetizan polic\u00e9tidos a trav\u00e9s de l\u00edneas de ensamblaje molecular llamadas sintasas.<\/p>\n
Cada sintasa contiene entre tres y 30 \u00abm\u00f3dulos\u00bb, grupos de prote\u00ednas activas o enzimas, organizados secuencialmente. Cada m\u00f3dulo es una estaci\u00f3n en la l\u00ednea de ensamblaje que es responsable de agregar una pieza a una cadena molecular en crecimiento y luego instalar modificaciones qu\u00edmicas en esa unidad. Al pasar de un m\u00f3dulo a otro, un polic\u00e9tido crece en tama\u00f1o y complejidad hasta que finalmente sale rodando de la cinta transportadora en su forma final.<\/p>\n
Khosla, Cogan y sus colegas se centraron en un m\u00f3dulo de la l\u00ednea de ensamblaje que produce el antibi\u00f3tico eritromicina. Quer\u00edan entender c\u00f3mo esta l\u00ednea de ensamblaje, como otras, siempre logra empujar la mol\u00e9cula en crecimiento en la direcci\u00f3n correcta, una haza\u00f1a que las leyes de la termodin\u00e1mica no pueden explicar por completo.<\/p>\n
Para hacerlo, giraron al profesor de SLAC y Stanford Wah Chiu, experto en una t\u00e9cnica sofisticada llamada microscop\u00eda electr\u00f3nica criog\u00e9nica (crio-EM), que captura m\u00faltiples instant\u00e1neas de prote\u00ednas en movimiento en configuraciones ligeramente diferentes. La aplicaci\u00f3n de cryo-EM al m\u00f3dulo de la l\u00ednea de ensamblaje permitir\u00eda a los investigadores observarlo en varias formas, cada una correspondiente a una etapa diferente en el proceso de la l\u00ednea de ensamblaje, algo que otras t\u00e9cnicas no hab\u00edan revelado.<\/p>\n
\u00bb Nos mostraron c\u00f3mo se ve la l\u00ednea de ensamblaje cuando no est\u00e1 procesando mol\u00e9culas. Es como un domingo en la planta de BMW. Quer\u00edamos ver la planta un lunes \u00ab, dijo Khosla, quien es Wells H. Rauser y Harold M. Petiprin. Profesor de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Qu\u00edmica en Stanford.<\/p>\n
Chiu, profesor de Wallenberg-Bienenstock en Stanford y profesor de ciencia de fotones en SLAC, se sinti\u00f3 intrigado al instante. \u00abEstas son m\u00e1quinas moleculares incre\u00edblemente complejas. Hay tantos componentes que tienen que unirse en el lugar correcto y en el momento correcto, de una manera altamente orquestada, para que funcionen\u00bb, dijo Chiu.<\/p>\n
Chiu le pidi\u00f3 a Kaiming Zhang, un antiguo becario postdoctoral en su laboratorio, que se asociara con Cogan para estudiar el m\u00f3dulo de la l\u00ednea de montaje en la instalaci\u00f3n de microscop\u00eda crioelectr\u00f3nica de Stanford-SLAC.<\/p>\n
Despu\u00e9s de muchos a\u00f1os de trabajo, la pareja vislumbr\u00f3 algo inesperado. Cada m\u00f3dulo est\u00e1 compuesto por un par de enzimas, cada una de las cuales tiene un brazo molecular que se extiende desde los lados del m\u00f3dulo. Se pens\u00f3 ampliamente que estos brazos se reflejan entre s\u00ed en sus poses. Pero en el m\u00f3dulo que Zhang y Cogan examinaron, un brazo se extend\u00eda mientras que el segundo brazo se flexionaba hacia abajo.<\/p>\n
La pareja se dio cuenta de que la estructura que estaban observando era en realidad el m\u00f3dulo en acci\u00f3n y que el brazo doblado podr\u00eda ser el clave para la direccionalidad de la l\u00ednea de montaje.<\/p>\n
El hallazgo tambi\u00e9n ayud\u00f3 a resolver otro misterio con el que estaba lidiando el laboratorio de Khosla. Su grupo hab\u00eda descubierto previamente que cada m\u00f3dulo solo puede funcionar en dos mol\u00e9culas a la vez. Llamaron a esto un mecanismo de \u00abtorniquete\u00bb, con cada m\u00f3dulo cerr\u00e1ndose a las cadenas entrantes hasta que libera una en la que est\u00e1 trabajando. Pero lo que no sab\u00edan era c\u00f3mo se cerraba. Ahora, creen que este brazo flexionado act\u00faa como el brazo del torniquete.<\/p>\n
El brazo del torniquete parece tener dos funciones. En primer lugar, act\u00faa como un guardi\u00e1n y bloquea f\u00edsicamente la entrada de mol\u00e9culas entrantes mientras se procesa una. En segundo lugar, la contorsi\u00f3n de la enzima en esa pose asim\u00e9trica requiere energ\u00eda, que se almacena en la flexi\u00f3n del brazo. El equipo plante\u00f3 la hip\u00f3tesis de que la relajaci\u00f3n del brazo a su estado \u00abnormal\u00bb, que libera la energ\u00eda reprimida, podr\u00eda ayudar a impulsar la mol\u00e9cula en construcci\u00f3n a la siguiente etapa de la l\u00ednea de ensamblaje.<\/p>\n
\u00abEso estas enzimas est\u00e1n capturando energ\u00eda en estas asombrosas contorsiones, y usan esa energ\u00eda para impulsar algo m\u00e1s; en este caso, la direcci\u00f3n es muy emocionante\u00bb, dijo Khosla.<\/p>\n
La hip\u00f3tesis del equipo de que la asimetr\u00eda ayuda a conferir selectividad direccional al ensamblaje l\u00edneas est\u00e1 respaldado por un segundo art\u00edculo, publicado en la misma edici\u00f3n de Science. Los cient\u00edficos de la Universidad de Texas en El Paso, la Universidad de Cornell y SLAC utilizaron crio-EM y una t\u00e9cnica llamada cristalograf\u00eda de rayos X para estudiar un m\u00f3dulo de una polic\u00e9tido sintasa diferente y observaron una conformaci\u00f3n asim\u00e9trica similar de brazo flexionado.<\/p>\n
\u00abQue nuestros dos grupos hayan podido abordar este sistema biol\u00f3gico complejo es un testimonio de la gran inversi\u00f3n que Stanford y SLAC han realizado en infraestructura de biolog\u00eda estructural\u00bb, dijo Khosla. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Los investigadores investigan los secretos de las l\u00edneas de ensamblaje de antibi\u00f3ticos naturales M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Dillon P. Cogan et al, Mapping the catalytic conformations of an assembly-line polyketide synthase module, Science (2021) ). DOI: 10.1126\/science.abi8358<\/p>\n Saket R. Bagde et al, Modular polyketide synthase contiene dos c\u00e1maras de reacci\u00f3n que funcionan de forma asincr\u00f3nica, Science (2021). DOI: 10.1126\/science.abi8532 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Science <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Una imagen, basada en datos de crio-EM, muestra la diferencia entre la conformaci\u00f3n sim\u00e9trica de torniquete cerrado del m\u00f3dulo de la l\u00ednea de montaje (izquierda) y la asim\u00e9trica de brazo doblado conformaci\u00f3n (derecha). El par de enzimas id\u00e9nticas que componen el m\u00f3dulo se muestran en cian y magenta. Cuando los dos brazos est\u00e1n cerrados (izquierda), … Continuar leyendo \u00abLos investigadores obtienen informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo las c\u00e9lulas evitan los errores de la l\u00ednea de montaje\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3309","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3309","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3309"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3309\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3309"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3309"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3309"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}