RuvAB: Nok en elegant molekylær motor visualisert
David Coppedge; 15 Sept., 2022. Oversatt herfra

Bilde 1. RuvAB -molekylær motor

Beundrere av molekylære maskiner vil elske RuvAB. Denne maskinen ser ut som noe fra et CAD/CAM-prosjekt, men den finnes i bakterier. Og det spiller en viktig rolle i å opprettholde denne 'primitive' mikrobens genomiske integritet.
Et bilde er verdt tusen ord. Før vi snakker om det, se på den 30-sekunders animasjonen -lenke av RuvAB modellert av forskere ved Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), et forskningssenter for Helmholtz Association i Hamburg, Tyskland.

Det er et iøynefallende eksempel på irreduserbar kompleksitet hvis det noen gang har vært ett. Fungerer disse girene, rotorene og clutchene i en detaljert sekvens av bevegelige deler? Det må forskerne ha trodd; en grafikk i pressemeldingen skildrer operasjonen som et sett med tjue gir som opererer på DNA-tråder, med bildeteksten "Kunstnerisk representasjon av Holliday-krysset og RuvB-motorene."

En mindre korreksjon
En liten korreksjon til animasjonen bør noteres. De viser det i sakte film. De faktiske bevegelsene er "veldig raske og svært dynamiske," sier de - så mye at de "forsynte ... motoren med et langsommere brennende drivstoff som tillot oss å fange opp de biokjemiske reaksjonene etter hvert som de oppstår." De tok "over ti millioner bilder" av motoren i aksjon.
Ved å bruke høyytelses databehandlingsanlegget på DESY, kunne forskerne sette alle puslespillbrikkene sammen for å generere en høyoppløselig film som beskriver hvordan RuvAB-komplekset fungerer på molekylær skala.

Bilde 2. Kunstnerisk-repr av RuvAB-motoren

Credit: CSSB, Nicola Graf

Er denne molekylære maskinen viktig?
DNA-rekombinasjon er en av de mest grunnleggende biologiske prosessene i levende organismer. Det er prosessen der kromosomer 'bytter' DNA enten for å generere genetisk mangfold, ved å skape nytt avkom, eller for å opprettholde genetisk integritet, ved å reparere brudd i eksisterende kromosomer. Under DNA-rekombinasjon skiller fire DNA-armer seg fra dobbelthelixformasjonene og går sammen i et kryss kjent som et Holliday-kryss. Her utveksler DNA-armene tråder, i en prosess som kalles aktiv grenmigrering.
RuvA er statoren og RuvB er motoren. De to danner "RuvAB-grenmigrasjonskomplekset" som håndterer DNA-rekombinasjon og reparasjon.

Bilde 3. Oprimaliserings-utsagn fra systembiologer

Den essensielle energien som trengs for at denne grenmigrasjonen skal skje, kommer fra et molekylært maskineri som forskere har merket som RuvAB-grenmigrasjonskomplekset. Dette komplekset settes sammen rundt Holliday-krysset og er laget av to motorer merket RuvB AAA+ ATPases, som driver reaksjonen, og en RuvA-stator. Forskerteamet har nå gitt en intrikat blåkopi som forklarer hvordan RuvB AAA+-motorene fungerer under reguleringen av RuvA-proteinet for å utføre synkronisert DNA-bevegelse.

AAA+-familien av molekylære maskiner fortjener oppmerksomhet fra ID-forskere, fordi de flytter ting på forseggjorte måter og deltar i forskjellige cellulære aktiviteter (se et annet eksempel rapportert her i 2019 -lenke).
AAA+-motorer brukes ofte i andre biologiske systemer, for eksempel proteintransport, derfor kan denne detaljerte modellen av RuvB AAA+-motoren brukes som en blåkopi for lignende molekylære motorer. "Vi forstår hvordan motoren fungerer, og nå kan vi sette denne motoren inn i et annet system med noen mindre tilpasninger," forklarer Marlovits. "Vi presenterer i hovedsak kjerneprinsipper for AAA+-motorer."

Mer detaljer er gitt i en åpen artikkel i Nature av Wald et al. , "Mekanisme for AAA+ ATPase-mediert RuvAB-Holliday junction grenmigrering." -lenke.
-Koordinerte bevegelser i en omformer dannet av DNA-frigjorte RuvB-underenheter stimulerer hydrolyse og nukleotidutveksling. Immobilisering av omformeren gjør det mulig for RuvB å konvertere den ATP-inneholdte energien til en spakbevegelse, som genererer trekkkraften som driver grenmigrasjonen. Vi viser at RuvB-motorer roterer sammen med DNA-substratet, som sammen med en progredierende nukleotidsyklus danner det mekanistiske grunnlaget for DNA-rekombinasjon ved kontinuerlig grenmigrering.

Video om RuvAB-motoren -lenke.

Bilde 3. En kan undres?

En fest for øyet
Figurene i artikkelen er verdt å glede seg over. Hmmm; Jeg lurer på hvorfor de ikke sa noe om hvordan det utviklet seg? Se etter ordet 'mutasjon' og du vil finne at "mutasjonsstudier kompromitterte markant grenmigrasjonsaktivitet", og "mutasjon av trans-Glu128 resulterte i en bakterievekstdefekt."

Her er et annet biologisk vidunder som trenger lite ordbruk for å overbevise leserne om intelligent design. Det snakket absolutt til forskerne:
-"Vi var i stand til å visualisere syv distinkte tilstander av motoren og demonstrere hvordan de sammenkoblede elementene fungerer sammen på en syklisk måte," forklarer Wald. "Vi demonstrerte også at RuvB-motoren konverterer energi til en spakbevegelse som genererer kraften som driver forgrenings-migrasjon. Vi ble overrasket over oppdagelsen av at motorene bruker en grunnleggende spakmekanisme for å flytte DNA-substratet. Totalt sett deler den sekvensielle mekanismen, koordineringen og kraftgenererings-måten til RuvAB-motoren konseptuelle likheter med forbrenningsmotorer."

Jeg ville elske å se denne motorstjernen i en utvidet animasjonsdokumentar med dramatisk musikk.

Bilde 6: David Coppedge

David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å ha delt materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte mot ham uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.

Oversettelse ved Asbjørn E. Lund