Исследователи из Монаша, работая с коллегами из Японии, показали, как молекулы управляют этим субклеточным путешествием, и визуализировали этот процесс с помощью новой визуализации с атомным разрешением — в реальном времени. Это открытие раскрывает главную загадку биологии и опубликовано 25 сентября в журнале Science.
По словам ведущего исследователя, профессора Тревора Литгоу из недавно созданного Института открытий биомедицины (BDI) при университете Монаша в Мельбурне, Австралия, это открытие означает, что теперь ученые могут использовать эту технологию для определения того, как любая молекула проходит через любую мембрану. «Как большие молекулы, такие как белки, попадают в мембраны и выходят из них, долгое время оставалось загадкой. Мы показали, что эту технологию можно применять для решения деталей атомного масштаба для всех видов фундаментальных путей, протекающих в клетках, открывая путь для непосредственного применения. для медицинских исследований ", — сказал он.
Профессор Литгоу и его команда использовали новую технологию, которая позволяет систематически расширять генетический код живых организмов за счет включения неестественных аминокислот сверх обычных двадцати. Технология использовалась в нескольких лабораториях за пределами Австралии. Профессор Литгоу и ведущий исследователь доктор Такуя Шиота из BDI сосредоточились на белковом комплексе TOM, большом и сложном наборе молекул, встроенных в митохондриальную мембрану, что долгое время сбивало с толку исследователей.
По словам профессора Литгоу, TOM 40 сопротивлялся всем попыткам, используя рентгеновскую кристаллографию и другие стандартные методы структурной биологии, чтобы раскрыть свои транспортные секреты.Лаборатория Литгоу, работая с коллегами из Нагои, Киото и Токио, расширила масштабы технологии, создав буквально сотни перекодированных комплексов TOM 40, каждый из которых содержит новую дополнительную 21-ю аминокислоту.
В итоге они получили кубик Рубика с трехмерными данными, который, в конце концов, имел уникальное решение, объясняющее структуру белкового комплекса TOM 40 и то, как он действует как вход в митохондрии.После демонстрации работоспособности технологии профессор Литгоу считает, что другие лаборатории, работающие над различными процессами в биологии клеток человека, будут имитировать эти эксперименты, чтобы определить, как работают выбранные ими наномашины. Это включает в себя процессы от повреждения и восстановления ДНК до событий регуляции метаболических нарушений и рака. «Эта новая технология раскрыла то, что было главным неизвестным в биологии, и другие клеточные загадки теперь созрели для изучения», — сказал он.
Исследование является кульминацией более чем 15-летней работы профессора Литгоу из недавно созданного Института открытий биомедицины (BDI) при университете Монаша. Он начал работать над процессом того, как белки и другие молекулы попадают в митохондрии в качестве постдокторского исследователя программы Human Frontiers Science Program в Базеле, а после возвращения в Австралию продолжил поиск секрета TOM 40. «С этим открытием я сосредоточусь еще на пару лет, чтобы передать эту технологию другим лабораториям в Австралии, но затем я откажусь: к тому времени мы ответим на все вопросы, которые волновали меня с тех пор, как я был в Швейцарии, " он сказал.
Эта исследовательская работа является первой из нового BDI Монаша, который объявляет о своем присутствии вместе с исследованиями, опубликованными в Science. По словам профессора Джона Кэрролла, директора BDI, исследование является прекрасным примером междисциплинарного подхода, который станет отличительной чертой института. «Мы объединяем ученых из всех биомедицинских дисциплин вместе с математиками, химиками и другими, чтобы сделать важные открытия, которые предоставляют важную новую информацию о том, как функционируют наши тела. Международные усилия, необходимые для решения этой проблемы, являются прекрасным примером глобального характера современного биомедицинские исследования.
Важно работать с лучшими и наиболее талантливыми учеными, независимо от того, где они находятся в мире », — сказал он.