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研究人员创造了最完整的复杂蛋白质机制模型

环境条件,生活方式选择,化学品暴露以及食源性和空气传播的病原体是导致疾病的外部因素。相反,内部遗传因素可能导致疾病的发作和进展,从退行性神经障碍到某些癌症。

由佐治亚州立大学的Ivaylo Ivanov领导的团队使用200-petaflop IBM AC922 Summit系统,这是世界上最智能和最强大的超级计算机,开发转录预启动复合物(PIC)的综合模型,这是一种对基因表达至关重要的蛋白质复合物。这项工作的结果发表在自然结构与分子生物学。

基因表达涉及转化源自DNA的遗传信息以产生功能性分子,例如蛋白质 - 所有生物体的构建块 - 通过称为转录和翻译的步骤。由于基因突变可以干扰基因表达并导致疾病,因此生物医学科学家特别感兴趣的是了解患者独特的基因组成或基因型与疾病或表型的外在表现之间的联系。

更好地理解基因型和表型之间的复杂关系可以揭示突变如何引起遗传疾病,从而为更有效的治疗方法的发展提供信息。研究人员尚未完全理解遗传突变如何影响蛋白质功能。

“就像机器中的破碎齿轮一样,突变的变化打破了缺陷蛋白质的功能,这个过程涉及结构和动力学的变化,”伊万诺夫说。“这些因素的汇合对传统的结构生物学方法提出了挑战。”

在整个复杂且高度调节的基因转录过程中,称为Pol I,Pol II和Pol III的酶 - 统称为RNA聚合酶 - 起着重要作用。Pol II有助于介导蛋白质合成,即将遗传信息转化为蛋白质的过程。

在启动期间 - 转录的第一步-Pol II和许多一般转录因子(GTF)聚集在称为启动子的DNA区域中以形成PIC。打开启动子取决于转录因子II人(TFIIH),一种由多个蛋白质链组成的GTF,其具有解开DNA的双螺旋链以启动转录的能力。TFIIH也有助于DNA修复。

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