Livets Lego:Dybt dyk ned i proteiners 3D-strukturer afslører vigtige byggesten

Rutgers-forskere har fundet "livets legos" - fire kemiske kernestrukturer, der kan stables sammen for at bygge de utallige proteiner inde i hver organisme - efter at have smadret og dissekeret næsten 10, 000 proteiner for at forstå deres bestanddele.

De fire byggesten gør energi tilgængelig for mennesker og alle andre levende organismer, ifølge en undersøgelse offentliggjort online i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Undersøgelsens resultater kan føre til anvendelser af disse stabelbare, organiske byggesten til biomedicinsk teknik og terapeutiske proteiner og udvikling af sikrere, mere effektive industri- og energikatalysatorer - proteiner og enzymer, som utrættelige robotter, kan gentagne gange udføre kemiske reaktioner og overføre energi til at udføre opgaver.

"At forstå disse dele, og hvordan de er forbundet med hinanden inden for de eksisterende proteiner, kan hjælpe os med at forstå, hvordan man designer nye katalysatorer, der potentielt kan spalte vand, fikse nitrogen eller gøre andre ting, der er virkelig vigtige for samfundet, " sagde Paul G. Falkowski, studie medforfatter og en fremtrædende professor, der leder Environmental Biophysics and Molecular Ecology Laboratory ved Rutgers University-New Brunswick.

Forskernes forskning blev lavet på computere, ved hjælp af data om 3D-atomstrukturerne i 9, 500 proteiner i RCSB Protein Data Bank baseret på Rutgers, en rig kilde til information om, hvordan proteiner fungerer og udvikler sig.

"Vi har ikke en fossil registrering af, hvordan proteiner så ud for 4 milliarder år siden, så vi må tage hvad vi har i dag og begynde at gå baglæns, forsøger at forestille sig, hvordan disse proteiner så ud, " sagde Vikas Nanda, seniorforfatter af undersøgelsen og en lektor i Institut for Biokemi og Molekylær Biologi ved Rutgers' Robert Wood Johnson Medical School, inden for Rutgers Biomedical and Health Sciences. "Undersøgelsen er første gang, vi har været i stand til at tage noget med tusindvis af aminosyrer og nedbryde det i rimelige bidder, der kunne have haft primordial oprindelse."

Identifikationen af ​​fire grundlæggende byggesten for alle proteiner er kun en begyndelse. Nanda sagde, at fremtidig forskning kan opdage fem eller 10 flere byggeklodser, der tjener som biologiske lego.

"Nu skal vi forstå, hvordan man sætter disse dele sammen for at lave mere interessante funktionelle molekyler, " sagde han. "Det er den næste store udfordring."