12 okt.2023 (Nanowerk NieuwsOndanks zijn fundamentele rol in de biologie en uitgebreide onderzoeken gedurende een halve eeuw, blijven veel aspecten van de manier waarop de bouwstenen van DNA worden gevormd onduidelijk. Nu heeft een internationaal team van wetenschappers waardevolle details over dit ingewikkelde proces onthuld. Het onderzoek, gepubliceerd in Wetenschap (“Structuur van een ribonucleotide-reductase R2-eiwitradicaal”), biedt inzicht in het radicale enzym – een zeer reactief molecuul dat de DNA-synthese initieert – en zou de weg kunnen vrijmaken voor medische en therapeutische toepassingen voor kanker en infectieziekten. Het team, dat bestond uit onderzoekers van de Universiteit van Stockholm, de CNRS-Universiteit van Toulouse, het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy en het Lawrence Berkeley National Laboratory en verschillende andere instellingen, combineerden hun expertise om de mysteries van ribonucleotide-reductasen (RNR's) te ontrafelen, een unieke reeks enzymen die de DNA-bouwstenen produceren.
De structuur van het eiwitradicaal werd bepaald door microkristallen van het radicaaleiwit bloot te stellen aan extreem korte en intense pulsen van een röntgenlaser. (Afbeelding: Martin Högbom, Universiteit van Stockholm) RNR’s stellen wetenschappers al tientallen jaren voor raadsels. Ze genereren vrije radicalen, een soort molecuul dat schade aan cellen kan veroorzaken, maar ook essentieel is voor verschillende biochemische processen. Het oplossen van het mysterie van RNR's ligt in het begrijpen van hun actieve radicale toestand, een ogenschijnlijk paradoxaal fenomeen dat 50 jaar geleden voor het eerst werd ontdekt, waarbij het eiwit zelf een radicaal is en dus een oneven aantal elektronen heeft.
“Omdat ik een achtergrond in de chemie had, verbaasde het me toen ik hoorde dat enzymen radicalen gebruikten”, zegt Martin Högbom, een onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm die het onderzoek leidde. “Destijds leek het idee om te bepalen hoe een eiwitradicaal eruit ziet, theoretisch zelfs vergezocht. Maar deze nieuwsgierigheid volgde mij gedurende mijn hele wetenschappelijke carrière.” Door de jaren heen is bekend dat veel enzymsystemen gebruik maken van radicale chemie, maar tot nu toe is het niet mogelijk geweest om de structuur van eiwitten in deze reactieve toestand waar te nemen vanwege hun inherente gevoeligheid voor metingen.
“We gebruiken röntgenstralen om de structuur van eiwitten te meten, maar radicalen zijn extreem gevoelig voor stralingsschade veroorzaakt door deze röntgenstralen.” zei SLAC-wetenschapper en medewerker Roberto Alonso-Mori. “De röntgenstralen kunnen veel elektronen en andere radicalen genereren die de radicale toestand van het eiwit die we willen onderzoeken teniet kunnen doen.” Met behulp van de Linac Coherent Light Source (LCLS) röntgenlaser van SLAC gebruikte het team een geavanceerde techniek genaamd seriële femtoseconde kristallografie, waarmee onderzoekers eiwitten en andere moleculen kunnen observeren bij de temperatuur waarbij ze in de natuur voorkomen, gekoppeld aan diffractie-vóór-vernietiging, waarmee onderzoekers nauwkeurige informatie kunnen verzamelen van delicate monsters op het moment dat ze door de laser uit elkaar worden geblazen. Hierdoor konden ze voor het eerst beelden vastleggen van het eiwit in zijn actieve radicale toestand, wat direct inzicht gaf in hoe het zich gedraagt als het functioneel is.
Naast de fundamentele betekenis ervan in de biologie heeft de ontdekking ook therapeutisch potentieel, aangezien RNR essentieel is voor celdeling.
Medewerker Jan Kern, een wetenschapper bij het Lawrence Berkeley National Laboratory. zei: “Met deze nieuwe methode kunnen we de natuurlijke controle en het gebruik van deze reactieve toestanden begrijpen, wat potentiële vooruitgang in behandelingen biedt, vooral voor aandoeningen zoals kanker.” Als vervolg hierop hopen de onderzoekers hun onderzoek uit te breiden naar andere vormen van dit enzym.
“We streven ernaar andere soorten ribonucleotidereductasen te bestuderen, waardoor we ons begrip van radicaalvorming in verschillende enzymtypen kunnen vergroten”, zegt medewerker Hugo Lebrette, een voormalig postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm en nu onderzoeksgroepleider aan de CNRS-Universiteit van Toulouse.
“Het vergelijken hiervan zou inzichten kunnen verschaffen in het richten op specifieke enzymen in relevante organismen,” voegde Vivek Srinivas, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm toe. “Dit zou de deur openen voor het observeren van verschillende eiwitten in hun actieve vormen, in de hoop dat dit de behandeling van ziekten kan hervormen. methoden.” Terwijl de gegevensverzameling zelf binnen een uur werd uitgevoerd, werd de basis voor deze mijlpaal gedurende tientallen jaren gelegd, gekenmerkt door nauwgezet grondwerk, identificatie van geschikte modelsystemen en monstervoorbereiding.
“Mijn fascinatie voor eiwitradicalen begon bijna dertig jaar geleden tijdens mijn bachelorstudie”, zegt Högbom. “Het concept van een enzym dat een radicaal genereert en in stand houdt, was een openbaring. Ons doel is om deze eiwitfamilie volledig te begrijpen, en elk experiment, elk artikel brengt ons dichter bij dat doel.
De structuur van het eiwitradicaal werd bepaald door microkristallen van het radicaaleiwit bloot te stellen aan extreem korte en intense pulsen van een röntgenlaser. (Afbeelding: Martin Högbom, Universiteit van Stockholm) RNR’s stellen wetenschappers al tientallen jaren voor raadsels. Ze genereren vrije radicalen, een soort molecuul dat schade aan cellen kan veroorzaken, maar ook essentieel is voor verschillende biochemische processen. Het oplossen van het mysterie van RNR's ligt in het begrijpen van hun actieve radicale toestand, een ogenschijnlijk paradoxaal fenomeen dat 50 jaar geleden voor het eerst werd ontdekt, waarbij het eiwit zelf een radicaal is en dus een oneven aantal elektronen heeft.
“Omdat ik een achtergrond in de chemie had, verbaasde het me toen ik hoorde dat enzymen radicalen gebruikten”, zegt Martin Högbom, een onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm die het onderzoek leidde. “Destijds leek het idee om te bepalen hoe een eiwitradicaal eruit ziet, theoretisch zelfs vergezocht. Maar deze nieuwsgierigheid volgde mij gedurende mijn hele wetenschappelijke carrière.” Door de jaren heen is bekend dat veel enzymsystemen gebruik maken van radicale chemie, maar tot nu toe is het niet mogelijk geweest om de structuur van eiwitten in deze reactieve toestand waar te nemen vanwege hun inherente gevoeligheid voor metingen.
“We gebruiken röntgenstralen om de structuur van eiwitten te meten, maar radicalen zijn extreem gevoelig voor stralingsschade veroorzaakt door deze röntgenstralen.” zei SLAC-wetenschapper en medewerker Roberto Alonso-Mori. “De röntgenstralen kunnen veel elektronen en andere radicalen genereren die de radicale toestand van het eiwit die we willen onderzoeken teniet kunnen doen.” Met behulp van de Linac Coherent Light Source (LCLS) röntgenlaser van SLAC gebruikte het team een geavanceerde techniek genaamd seriële femtoseconde kristallografie, waarmee onderzoekers eiwitten en andere moleculen kunnen observeren bij de temperatuur waarbij ze in de natuur voorkomen, gekoppeld aan diffractie-vóór-vernietiging, waarmee onderzoekers nauwkeurige informatie kunnen verzamelen van delicate monsters op het moment dat ze door de laser uit elkaar worden geblazen. Hierdoor konden ze voor het eerst beelden vastleggen van het eiwit in zijn actieve radicale toestand, wat direct inzicht gaf in hoe het zich gedraagt als het functioneel is.
Naast de fundamentele betekenis ervan in de biologie heeft de ontdekking ook therapeutisch potentieel, aangezien RNR essentieel is voor celdeling.
Medewerker Jan Kern, een wetenschapper bij het Lawrence Berkeley National Laboratory. zei: “Met deze nieuwe methode kunnen we de natuurlijke controle en het gebruik van deze reactieve toestanden begrijpen, wat potentiële vooruitgang in behandelingen biedt, vooral voor aandoeningen zoals kanker.” Als vervolg hierop hopen de onderzoekers hun onderzoek uit te breiden naar andere vormen van dit enzym.
“We streven ernaar andere soorten ribonucleotidereductasen te bestuderen, waardoor we ons begrip van radicaalvorming in verschillende enzymtypen kunnen vergroten”, zegt medewerker Hugo Lebrette, een voormalig postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm en nu onderzoeksgroepleider aan de CNRS-Universiteit van Toulouse.
“Het vergelijken hiervan zou inzichten kunnen verschaffen in het richten op specifieke enzymen in relevante organismen,” voegde Vivek Srinivas, postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm toe. “Dit zou de deur openen voor het observeren van verschillende eiwitten in hun actieve vormen, in de hoop dat dit de behandeling van ziekten kan hervormen. methoden.” Terwijl de gegevensverzameling zelf binnen een uur werd uitgevoerd, werd de basis voor deze mijlpaal gedurende tientallen jaren gelegd, gekenmerkt door nauwgezet grondwerk, identificatie van geschikte modelsystemen en monstervoorbereiding.
“Mijn fascinatie voor eiwitradicalen begon bijna dertig jaar geleden tijdens mijn bachelorstudie”, zegt Högbom. “Het concept van een enzym dat een radicaal genereert en in stand houdt, was een openbaring. Ons doel is om deze eiwitfamilie volledig te begrijpen, en elk experiment, elk artikel brengt ons dichter bij dat doel.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63832.php
