میکروسکوپ با سرعت بالا آنزیم‌های سازنده قند را که جفت‌های سفت و سخت و مجموعه‌های انعطاف‌پذیر را تشکیل می‌دهند، ضبط می‌کند.

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

از یک جفت مولکولی سفت و سخت گرفته تا مجموعه‌های انعطاف‌پذیر با حوزه‌های متحرک، آنزیم‌هایی که زنجیره‌های قندی را می‌سازند، رفتارهای متفاوتی از خود نشان می‌دهند.

یک تیم تحقیقاتی در مرکز تحقیقات اکتشافی در سیستم‌های حیات و زندگی (ExCELLS)، مؤسسه ملی علوم طبیعی، که با همکاران دانشگاه شهر ناگویا، دانشگاه ناگویا، دانشگاه کیوتو، دانشگاه اوزاکا و موسسه علوم مولکولی (IMS) کار می‌کنند، این تفاوت‌ها را با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت (HS-AFM) ثبت کرده‌اند.

این مقاله در مجله International Journal of Molecular Sciences منتشر شد.

این تیم با ترکیب فیلم‌های مولکولی با کریستالوگرافی اشعه ایکس و بیوفیزیک محلول، طیفی از معماری‌های دینامیکی را نشان داد که مدل‌های ساختاری ساکن به تنهایی نمی‌توانند به طور کامل آن‌ها را توصیف کنند.

زنجیره های قند یا گلیکان ها به ارتباطات سلولی و سازماندهی ماتریکس خارج سلولی کمک می کنند. گلیکوزیل ترانسفرازها این زنجیره ها را با انتقال واحدهای قند به مولکول های پذیرنده می سازند. برخی شامل حوزه های ساختاری متعددی هستند که به کاتالیز یا شناسایی بستر کمک می کنند.

ساختارهای کریستالی و بازسازی‌های cryo-EM می‌توانند ترکیبات و حالت‌های مونتاژ متفاوتی را آشکار کنند، اما مستقیما حرکات مولکول‌های منفرد را در طول زمان ردیابی نمی‌کنند. برای آنزیم هایی که زنجیره های گلیکان را گسترش می دهند، آرایش دامنه و حرکت ممکن است به تطبیق زنجیره در حال رشد و هماهنگی واکنش های متوالی کمک کند.

این مطالعه مونتاژ و حرکت را در چندین آنزیم با استفاده از یک مجموعه مشترک از رویکردهای مکمل مقایسه کرد.

محققان اشکال نوترکیب محلول POMGNT2 و LARGE1 انسانی و آنزیم سازنده کندرویتین باکتریایی K4CP را تهیه کردند. آنها همچنین تجزیه و تحلیل اکتشافی L137، یک گلیکوزیل ترانسفراز نامزد یک ویروس غول پیکر، Mimivirus را انجام دادند.

نورسنجی جرمی حالت های مونتاژ هر چهار پروتئین را ارزیابی کرد، در حالی که HS-AFM ذرات منفرد جذب شده بر روی سطح نگهدارنده در مایع را ردیابی کرد. اندازه‌گیری‌های محلول اضافی به تعیین نحوه مونتاژ پروتئین‌ها کمک کرد و ساختار کریستالی جدید POMGNT2 مرجعی برای تفسیر شکل مشاهده‌شده آن ارائه کرد.

POMGNT2 یک دایمر پایدار، یک جفت مولکول پروتئین، تشکیل داد که با حرکت در مقیاس بزرگ، شکل خود را حفظ کرد. LARGE1 حرکات انعطاف‌پذیری را بین دامنه‌های خود و طیفی از حالت‌های مونتاژ مرتبط با غلظت‌های مختلف پروتئین نشان داد. K4CP چشمگیرترین حرکات را نشان داد: دامنه های آن به طور مکرر باز و بسته می شوند، در حالی که اندازه گیری های محلول نشان دهنده دایمر شدن ضعیف و وابسته به غلظت بود.

افزودن الیگوساکاریدهای کندرویتین، که به عنوان بسترهای پذیرنده عمل می کنند، نیز تمایل کیفی به سمت ترکیبات فشرده تر K4CP ایجاد کرد. نامزد ویروسی L137 این تصویر از تنوع ساختاری را گسترش داد: عمدتا مونومر بود، با سه لوب به طور انعطاف پذیر مرتب شده بودند.

با هم، یافته‌ها طیفی از استراتژی‌های سازمانی پویا را نشان می‌دهند، از دایمر نسبتا سفت و سخت POMGNT2 تا مجموعه‌های انعطاف‌پذیر و برگشت‌پذیر LARGE1 و K4CP. این معماری‌های متضاد ارتباط بین سازمان مولکولی و نیازهای کاتالیزوری را نشان می‌دهند: یک چارچوب پایدار ممکن است از تشخیص دقیق بستر پشتیبانی کند، در حالی که حوزه‌های انعطاف‌پذیر ممکن است یک زنجیره گلیکان دراز را در خود جای دهند.

این مطالعه با در نظر گرفتن حرکت آنزیم، پایه ای برای درک سنتز گلیکان از طریق ساختار و پویایی فراهم می کند. با تکیه بر این مشاهدات پروتئین های محلول خالص شده، مطالعات آینده حرکت دامنه را با فعالیت کاتالیزوری مرتبط می کند و بررسی می کند که چگونه چسبندگی غشاء رفتار آنزیم را شکل می دهد.

Hirokazu Yagi و همکاران، استراتژی های سازمانی پویا گلیکوزیل ترانسفرازهای چند دامنه ای که توسط AFM با سرعت بالا و بیوفیزیک محلول، مجله بین المللی علوم مولکولی (2026) آشکار شد. DOI: 10.3390/ijms27146423

اطلاعات مجله: International Journal of Molecular Sciences

ارائه شده توسط مؤسسه ملی علوم طبیعی

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →