На протяжении проекта, финансируемого Гейдельбергом, Партнерство Изучения Карлсруэ (HeiKA), группы профессор Герда Ульриха Нинхауса из Университета Прикладной Физики (APH), Университета Нанотехнологий (INT) и Институт и Генетики Токсикологии (ITG) КОМПЛЕКТА сотрудничали с командой профессор Андреса Хашке из Института Аптеки и Молекулярной Биотехнологии (IPMB) Гейдельбергского университета. Работа сосредоточилась на S adenosyl L метионин (SAM)-I riboswitch. «Приложение молекулы SAM к этому riboswitch ведет к структуре, которая имеется пространственным размещением атомов, чтобы поменять от антитерминатора (AT) на терминатора (T) структуру», растолковывает Нинхос. «В следствии экспрессия гена отключена».
Во-первых, ученые в Гейдельберге синтезировали SAM-I riboswitches и определенно отметили их двумя различными флуоресцентными красками любой в различных пунктах. Исследователи КОМПЛЕКТА тогда изучили эти молекулы РНК в высокой пространственной и временной резолюции, используя сверхчувствительные оптические микроскопы, измеряющие флуоресцентную эмиссию единственных молекул краски. При помощи опытов Энергетической передачи резонанса Форстера (FRET) динамика структуры была узнана конкретно. С целью этого лазерная радиация употребляется, чтобы заставить зеленую краску излучать свет.
Если красная краска находится в близости, она может принять энергию возбуждения зеленой краски и излучать сам свет. Возможность энергетической передачи сильно зависит от расстояния красок друг от друга.
Трансформации структуры молекулы, к которой определенно приложены краски, смогут наблюдаться конкретно через эмиссию красной краски. Вследствие того что световое излучение – весьма не сильный, сложные методы анализа данных на базе скрытого Маркова, моделирующего, были необходимы.
профессор Беттина Келлер из Института и Биохимии Химии Свободного университета Берлина создала методы специально для этого типа опытов, чтобы отличить сигналы светового излучения с временной зависимостью от шума.В их анализе исследователи не только преуспели в том, чтобы отличить два conformations (T и В) SAM-I riboswitch, но в общем итоге четырех conformations (T1, T2, AT1 и AT2). Страно, riboswitch не целиком и полностью переключался между T и В структурах в присутствии и отсутствии SAM, как ожидался, но постоянно колебался между всеми государствами, легко надбавки были перемещены.
Результат, важный для биологической функции, пребывал в том, что колебания структуры, подмечаемые с приложенным SAM, были намного более стремительными, чем без SAM. Вследствие того что riboswitch последовательность на РНК посыльного расположена перед геном, которым будут руководить, молекула РНК обязана сформироваться, структура T (выключают) как вероятно стремительнее по окончании синтеза в присутствии SAM, чтобы не допустить последующую транскрипцию гена, которым будут руководить.
Ускорение колебаний структуры приложением SAM, следовательно, гарантирует достаточно стремительное формирование структуры T. «Следовательно, динамика SAM-I riboswitch играется важную роль для собственной функции», Nienhaus подводит итог. «Эти подробные изучения функционирования биомолекулы – результаты междисциплинарного подхода физики, биотехнологии и теоретической химии».