Les chercheurs déterminent la structure 3-D de la protéine RlmN des bactéries
La structure d'une protéine de liaison à l'ARN bactérienne a été déterminée dans l'acte de la modification d'une molécule d'ARN - une réalisation qui offre aux chercheurs une vue unique de la fonction de la protéine dans l'action et pourrait conduire à des indices qui pourraient aider dans la lutte contre le développement d'infections résistantes aux antibiotiques. Un document décrivant les résultats par une équipe de chercheurs de l' Université Penn State est publié dans le numéro actuel de la revue Science.
"Nous avons capturé et caractérisé la structure de la protéine, RlmN, à une étape intermédiaire clé dans son interaction avec la molécule d'ARN», a déclaré Squire J. Booker, professeur de chimie et de biochimie et de biologie moléculaire à l'Université Penn State, un enquêteur de l'Institut médical Howard Hughes, et l'un des leaders de l'équipe de recherche de Penn State. "RlmN apporte des modifications chimiques à des molécules d'ARN qui fonctionnent pour veiller à ce que les bactéries sont capables de synthétiser de nouvelles protéines avec précision. En ayant une image de cette étape intermédiaire, nous pouvons apprendre beaucoup mécaniste sur la fonction de la protéine."
L'équipe de recherche a déterminé la structure tridimensionnelle de la protéine RlmN de la bactérie Escherichia coli. Ils ont profité d'une mutation dans la protéine RlmN qui se traduit par une liaison chimique stable entre les protéines et les molécules d'ARN qu'elle modifie. Cette approche a permis aux chercheurs de capturer et de déterminer la structure de la protéine lors de cet événement normalement transitoire.
"RlmN est l'une des deux protéines qui sont connues pour apporter des modifications chimiques à au moins deux types différents de molécules d'ARN En fait, RlmN modifie techniquement sept ARN. - Il peut modifier un site sur l'ARN ribosomal et de six ARN de transfert différents" dit Booker. "RlmN est très étroitement liée, à la fois évolutif et fonctionnel, à une protéine qui fonctionne pour conférer une résistance aux antibiotiques chez les bactéries, Cfr. Parce que RlmN et Cfr fonction par des mécanismes très similaires, nous pouvons utiliser notre structure de RlmN lié à l'un de ses substrats mieux comprendre comment Cfr confère la résistance aux antibiotiques. en fin de compte, la structure peut aider à la conception de molécules de médicaments pour lutter contre la résistance aux antibiotiques ".
Jusqu'à récemment, la seule activité de la protéine RlmN a été considéré comme des modifications de l'ARN ribosomal - les grosses molécules d'ARN qui catalysent la synthèse des protéines dans la cellule. De manière surprenante, les chercheurs ont piégé une version de RlmN au milieu de son cycle de réaction lié à l'autre, beaucoup plus petit type de molécule d'ARN. Leur découverte a eu lieu alors qu'ils tentaient de capturer la protéine RlmN alors qu'il était en train de modifier l' ARN ribosomique dans E. cellules de E. coli. Les chercheurs ont déterminé la structure de ce / le complexe d'ARN et de protéines ont montré que la protéine était RlmN lié à une molécule d'ARN de transfert.ARN de transfert est également impliqué dans la construction de protéines dans la cellule.
Les chercheurs ont été en mesure de préciser la résolution de leur structure de la protéine RlmN liée à l'ARN de transfert en produisant le complexe dans des tubes à essai avec la protéine purifiée et molécules de synthèse de l'ARN de transfert. Les deux structures montrent que, contrairement à d'autres protéines qui font des modifications chimiques pour le transfert d'ARN, RlmN interagit avec la longueur entière de la molécule d'ARN de transfert. Une interface d'extension de l'ARN peut être lié à la capacité de modifier RlmN un ARN substrat relativement grand, comme l'ARN ribosomique, en plus des molécules d'ARN de transfert plus petites.
"Pas beaucoup de protéines d'ARN modification peuvent cibler différents types d'ARN, et RlmN est très différent de la seule autre protéine connue qui modifie les deux ARN ribosomal et de transfert. La différence est que RlmN ne reconnaît pas la séquence des molécules d'ARN", a déclaré Amie Boal, professeur adjoint de chimie et de biochimie et de biologie moléculaire à Penn State et un autre chef de l'équipe de recherche. "RlmN reconnaît la place de la structure en trois dimensions de son ARN cible. En fait, la protéine remodèle effectivement l'ARN de façon spectaculaire pour l'adapter à la structure rigide du site actif de la protéine. Cette approche distinctive au substrat de reconnaissance est probablement la clé de la façon la protéine cible deux types de molécules d'ARN très différentes ».