A fehérjék hordozzák az életet. Folyamatosan, megszakítás nélkül termelik a sejtjeink ezeket a molekulákat a mikroszkopikus futószalagon, de ez a folyamat annyira komplex, hogy felfogni is szinte lehetetlen.
Az Oszakai Egyetem kutatói most megkísérelték az E. coli baktérium egy rövidke fehérjéjét – egy tripeptidet, amely három aminosavból áll – termeltetni, az E.coli 27 molekulájával. Számítógépes modellezésre egy ennél nagyobb, teljes méret? fehérje nem lett volna alkalmas.
A kutatók szimulálták a folyamatot (in vitro transzlációt) úgy, hogy lefuttatták a végbe men? kémiai reakciókat.
Ennek az egyszer? tripeptidnek a létrehozásához is több mint 900 kémiai reakcióra van szükség, melynek során több mint 200 melléktermék keletkezik. A reakciók nagyon eltér? sebességgel mennek végbe, így a leglassúbb akadályozza a folyamat egészét. Néhány reakció sebességét korábbi kísérleteikb?l ismerték a kutatók, míg a többir?l csak feltételezéseik voltak.
Végül 1000 másodpercet szimuláltak a folyamatból.
„Meglep? volt, hogy megannyi feltételezés és egyszer?sítés mellett is, a szimuláció pontosan leírta a tripeptid (Met-Gly-Gly) termelés kinetikáját. Ha növeltük a kezdeti összetev?k mennyiségét, a szintézis sebessége felgyorsult”- mondta Tomoaki Matsuura, a tanulmány vezet? szerz?je.
Nyomon követték minden kémiai anyag mennyiségét, és megállapították, hogy sok anyag elért egy stabil szintet, majd hirtelen lecsökkent. Ez az összeomlás kétszer következett be: el?ször 0,5 másodperc után, majd 10 másodperc után. A kutatók szerint ez a jelenség tipikus biokémia.
„Csúcs, összeomlás, stabil állapotok további csúcsa valószín?leg más folyamatban is el?fordul, például a glükóz metabolizmusban.”
Matsuura hozzáf?zte: a szimulációt ki lehetne terjeszteni más fehérjékre, nagyobbakra is.
„Összehasonlítva a mi szimulációnkat az in vitro transzlációs (IVT) kísérletekkel, mi képesek vagyunk javítani az IVT rendszeren, cserébe az segít a szimulációt korrigálni. Ennek az ‘egyszer?’ szintézisnek az elképeszt? bonyolultsága arra figyelmeztet bennünket, hogy az élet molekuláris szinten való megértésének még éppen hogy csak a kezdetén tartunk.”
Egy kis vizuális szemléltetés