Ribosom Unraveled: Q & A s Nobelist Thomas Steitz


Thomas Steitz, Sterling profesor molekularne biofizike i biokemije i profesor kemije na Sveučilištu Yale i istraživač Instituta Howard Hughes, primaju trećinu ovogodišnje Nobelove nagrade za kemiju za objašnjenje strukture i funkcije ribosoma, tvornice za proizvodnju proteina ćelije. Pridružili su mu se i Venkatraman Ramakrishnan iz MRC Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu, Engleska i Ada Yonath na Weizmann institutu za znanost u Rehovotu, Izrael, koji su također radili na tom problemu. Nobel ne

Thomas Steitz, Sterling profesor molekularne biofizike i biokemije i profesor kemije na Sveučilištu Yale i istraživač Instituta Howard Hughes, primaju trećinu ovogodišnje Nobelove nagrade za kemiju za objašnjenje strukture i funkcije ribosoma, tvornice za proizvodnju proteina ćelije. Pridružili su mu se i Venkatraman Ramakrishnan iz MRC Laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu, Engleska i Ada Yonath na Weizmann institutu za znanost u Rehovotu, Izrael, koji su također radili na tom problemu.

Nobel ne samo da prepoznaje 69-godišnjeg Steitza zbog njegovog temeljnog rada na ribosomu, već i zbog posljedica njegova rada, uključujući obećanje o poboljšanju antibiotika sljedeće generacije. Nagrada dolazi nakon brojnih plakata, uključujući međunarodnu nagradu Zaklade Gairdner iz 2007., koju je prošle godine osvojio i supruga Joan, kolega biokemičarka Yalea. Steitzove druge počasti uključuju nagradu Lewis S. Rosenstiel za istaknuto djelo u osnovnim medicinskim znanostima i američku nagradu Newcomb Cleveland za napredak znanosti.

Pitali smo Steitza o njegovim istraživanjima ribosoma i njegovim implikacijama,

Mapirali ste svaki od 100.000 atoma ribosoma, koristeći sinkrotronske x-zrake, koji su se raspršili od atoma u ribosomu i otkrili njihove lokacije. Koji su bili neki od izazova s ​​kojima ste se suočili u provođenju takve rendgenske kristalografije na ribosomima?

Jedan od problema s ribosomom je što je on velik, i tako, dok živa vezana za malu molekulu kao što je mioglobin daje veliki signal, živa vezana za ribosom ne. [Dodavanje metala kao što je živa povećava rasipanje i time signal snaga.]

Tako smo koristili grupu teških atoma koja je sadržavala 18 atoma volframa vezanih jedna za drugu, tako da su vrlo blizu jedna drugoj. Na niskoj rezoluciji oni se uglavnom raspršuju kao jedan atom. To je dalo snažan signal koji nas je pokrenuo.

Tijekom procesa stvaranja bjelančevina, ribosomi prepoznaju genetski kod koji prenosi RNA, a zatim, uz pomoć prijenosa RNA, skuplja amino kiseline u protein - proces koji se naziva translacija. Na koje ste konkretno ribosomsko pitanje željeli odgovoriti kada ste započeli svoje istraživanje sredinom 1990-ih?

Pokušali smo razumjeti strukturalnu osnovu mehanizma kojim ribosom može prepoznati [genetski kod] i prijenosnu RNK i uskladiti ga s RNA za glasnike. Takvo prepoznavanje se provodi u maloj ribosomskoj podjedinici.

Drugo pitanje je kako ribosom katalizira stvaranje kemijskih veza između aminokiselina vezanih za prijenosnu RNA. To je učinjeno na velikoj podjedinici.

Otkrili smo da je ova kataliza u potpunosti urađena od RNA, što je u skladu s hipotezom da je izvorni ribosom sve RNK, što ima smisla ako shvatite prirodu problema piletine i jaja. Ne možete napraviti proteine ​​počevši od proteina ako je prvi protein enzim koji to čini, pa umjesto toga koristite RNA.

Nalazite se u New Havenu i vaši Nobelovi kolege su u Velikoj Britaniji i Izraelu. Je li zemljopis bio relevantan iz nekog razloga, ili je to bila samo vaša osobna nadmoć u polju koja vas je navela da radite na istom problemu?

Mi smo samostalno radili na tom problemu. Ramakrishnan je počeo raditi na maloj podjedinici kada je bio na fakultetu Sveučilišta u Utahu, a zatim se preselio u Cambridge. Ada Yonath je već mnogo godina u Izraelu i također u Max Planckinu u Berlinu. I ovdje sam već dugo vremena.

Sve je to počelo samostalno, i mi smo stvarno dobro radili samostalno. Obratili smo pozornost na publikacije, ali inače nije bilo nikakvih suradničkih komunikacija.

Ali svi ste radili na istom projektu.

Isto, ali postoje različiti aspekti. Yonath je radio na velikoj i maloj podjedinici. Ramakrishan je radio na maloj podjedinici. Mi smo na Yaleu radili na velikoj podjedinici.

Svoje ste radove započeli 1995. godine i rezultate objavili 2000. godine. Što se dogodilo u proteklih pet godina?

Pet godina je bilo prilično brzo s obzirom na opseg problema i tehnički razvoj. Tijekom 1995.-2000. Alati za prikupljanje podataka za izračunavanje i rendgenske snimke bili su u velikoj mjeri razvijeni, ali brojne promjene u tehnologiji prikupljanja podataka kasnih 90-ih mnogo su pomogle.

Patrick Sung, predsjednik odjela za molekularnu biofiziku i biokemiju u Yaleu, izjavio je kako će vaš rad biti praktično upotrijebljen jer "bakterije ne mogu preživjeti bez funkcionalnog ribosoma" i vaše će studije vjerojatno dovesti do učinkovitijeg liječenja bakterijskih infekcija putem novih antibiotika koji ciljaju na ribosom. " I osnovali ste veliku biofarmaceutsku tvrtku, Rib-X (ovdje izgovoreno "rye-bex") ovdje u New Havnu koja nastoji razviti nove antibiotike. Zašto su rezultati vašeg istraživanja uzbudljivi nekome iz neke od farmaceutskih tvrtki koje žele stvoriti nove antibiotike?

Čini mi se da oni koji se bave izradom Rib-X-a sastavljaju dijelove postojećih spojeva rade vrlo učinkovito, ali teško je znati što bi se moglo nazvati "novim". To je novi spoj u smislu da ga prije nisu koristili. I imaju različita svojstva.

Bakterije se razvijaju i tako postaju otporne na postojeće lijekove. Ponekad se vraćaju, ovisno o tome koliko je mutacija na životni ciklus bakterija. Mutacije koje uzrokuju otpornost na pojedine spojeve se povećavaju i zato stalno morate imati nove.

Možete li usporediti otkriće strukture ribosoma s nečim tako uzvišenim, kao što je, recimo, otkrićem dvostruke spirale DNA?

Mislim da neće imati tako širok utjecaj. Ono što je bilo važno u tom otkriću nije struktura, da tako kažem - visina i rast po ostatku i sve to - jednako zanimljivo kao što je sve to. Ono što je važno je uparivanje baza, koje vam odmah daje odgovore na to kako kopirate DNK i prelazite na sljedeću generaciju. Čini mi se da je to imalo velik utjecaj.

To vodi do vašeg vlastitog rada i vašeg velikog postignuća. Postoji li neki aspekt vašeg ribozomskog rada za koji se nadate da će najviše odjeknuti s čovječanstvom, dugo nakon što oboje odemo?

To je teško pitanje.

Ne morate na to odgovoriti.

Ovisi. Ako govorite o biološkim znanstvenicima, a ljudi koji pokušavaju razumjeti strukturu i funkciju i možda dizajniraju nove molekule, to može biti korisno, ali sumnjam da će imati istu rezonancu kao dvostruka spirala. To je teško natjecati se.

O AUTORU (S)

Laurie Wiegler je znanstveni pisac sa sjedištem u jugoistočnom Connecticutu.

Nobelove nagrade za 2009. godinu

  1. 1Univeranje ribosoma: Nobelov kemija dodijeljen modelarima za proizvodnju proteina stanica [Update]
  2. 2Nobelova nagrada u fizici postaje pionir u optičkoj optici i izumiteljima digitalnog senzora slike [Update]
  3. 3Rad na Telomeresu dobio Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu za 3 američka genetička istraživača [Ažuriranje]
  4. 4Obanska agenda nuklearnog naoružanja mu pomaže osvojiti Nobelovu nagradu za mir 2009. godine

Automobili će kuhati Planet odsutni pomak na javni prijevozRazorna suša čini se neizbježnim na američkom zapaduPrirodne katastrofe po mjestu: bogati dopust i siromašniNuklearna Odiseja Naoto Kan, japanskog premijera tijekom FukušimeŠto skepticizam otkriva o znanostiStanice u živim stvarima bore se s bukomUši fosilnih kitova ukazuju na brzu tranziciju s kopna na moreDa li ubijanje morskih pasa, vukova i drugih najpoznatijih predatora rješava naše sukobe s njima?