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新技术让科学家打开和关闭ATP合成酶

发布时间:2018-05-14    点击量:7

在黑暗中,反式偶氮聚苯酚阻断ATP合酶活性(左)。在紫外光下,azopolyphenol转换为cis形式,结果ATP合成酶不再被抑制并重新激活 - 这里显示的是蛋白质复合物旋转部分的明显运动(右图)。垂直的灰色条代表细胞膜。钍。 Meier,B. Eisel

酶复合物ATP合酶是细胞中最重要的分子机器之一。它产生三磷酸腺苷(ATP),作为几乎所有基本细胞过程的能量来源。 ATP生产和可用性也可用于细胞外的生物技术工艺。法兰克福马克斯普朗克生物物理研究所,慕尼黑路德维希马克西米利安大学(LMU)和伦敦帝国理工大学的研究人员现在开发了一种技术,使他们能够使用氨基苯酚和光线切换ATP合成酶的开关。

多酚在黑葡萄,花生,浆果和红葡萄酒中天然存在。它们是具有生物活性的芳香化合物,包括染料,调味物质和单宁。这些植物化学物质被认为具有一系列有益的营养作用,包括抗氧化和抗炎作用,甚至在某些情况下被认为有助于预防癌症。多酚也可以具有杀菌作用,例如,它们可以抑制蛀牙。

然而,事实证明,这些不寻常的化学品可以做得更多:“我们已经合成了可以使用紫外光在顺式和反式之间切换的氮杂苯酚,”LMU化学系的Felix Hartrampf解释道。 “我们利用这一特性使我们能够随意开启和关闭ATP合酶。在黑暗中,azopolyphenols采用反式,阻止ATP合酶活性。如果暴露于紫外线下,它们会转换为顺式,从而重新激活ATP合酶,“Max Planck生物物理研究所的Bianca Eisel解释道。

使用光来改变偶氮聚合物构象的能力也可用于阻断其他靶蛋白。此外,在活细胞中打开和关闭能量的能力可以提供一种简单的方法来控制特定的能量依赖性生物技术过程。 “我们工作的结果提供了一种优雅,光控的方式,为化学或生物技术过程提供了高能量的ATP,并为开发更多光活化合物奠定了基础,未来甚至可以在细胞内使用, “解释项目负责人Dirk Trauner(LMU和纽约大学)和Thomas Meier(马克斯普朗克生物物理研究所和伦敦帝国理工学院)。

出版物:Bianca Eisel等人,“使用光可切换抑制剂的F1Fo-ATP合酶的可逆光学控制”,FEBS Letters,2018; DOI:10.1002 / 1873-3468.12958

来源:马克斯普朗克研究所

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