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凝聚的生物物质中的加速反应

HITS研究员Kashif Sadiq博士探索了核糖核蛋白颗粒,这是一种在细胞内发现的浓缩形式的生物物质。他研究了这些无膜颗粒中酶促反应的速度是否加快。如果这是真的,这将导致对细胞如何调节其生物化学的新见解,并可能揭示地球上生命的起源。该项目由大众基金会资助,实验“实验!”授予。

凝聚的生物物质中的加速反应

细胞被认为是生命的基本单位。每个都是数十亿分子参与复杂生化反应的动态微观世界。细胞通过将所需分子物理分离成膜结合区室来控制许多这些内部反应。但是,值得注意的是,当受到极端温度,机械损伤和毒素等压力时,细胞也会形成无膜颗粒。这些颗粒通常含有自组装,浓缩的蛋白质混合物和长生物聚合物,如核糖核酸(RNA) - 一起称为核糖核蛋白(RNPs)。

令人兴奋的是,颗粒可以在物质的不同阶段共存:液体,凝胶,固体或甚至介于两者之间。他们的功能仍然很大程度上未知。通过理论和计算机模拟,海德堡理论研究所(HITS)的Kashif Sadiq博士希望探索这些无膜颗粒的生物物理特性。他的独立研究项目“RNA Epicatalysis”刚刚开始,由大众基金会资助“实验!”授予18个月。

挑战当前的分子生物学范式

Sadiq博士在这个项目中提出的主要问题是这种颗粒中的酶促反应速率是否会加速。他的目的是探索哪些因素影响和调节其生物材料特性,以及RNA是否只是一个乘客或这个过程的积极驱动因素。如果加速催化是可能的,支撑它的基本物理机制是什么?特定的大分子组装能促进这些生物材料的扩散吗?到目前为止,这些问题仍然没有定论。

“常规酶学会忽略这种违反直觉的想法,因为像RNP这样的生物聚合物网状物的聚集会减缓酶和底物的扩散”,Sadiq强调说。“但如果这是真的,这些颗粒可以加速反应,它将再次挑战当前的分子生物学范式,因为它意味着细胞中的催化水平高于已知的酶调节水平。”

揭开生命起源的光芒

在这样做的过程中,萨迪克的研究旨在阐明关于地球上生命起源的一些基本问题:数十亿年前最早的自我复制生物分子是否能够自我组织成分离的隔室 - 生化反应只有通过使用相分离的物理定律,早在第一个膜 - 原始细胞甚至进化之前,这有助于它们的生存吗?

Kashif Sadiq博士在英国剑桥大学读自然科学,专攻理论物理学,并撰写关于黑洞周围快速等离子体喷射的相对论特性的硕士论文。他获得了博士学位。在英国伦敦大学学院计算生物物理学,后来在英国和西班牙的Postdoc工作,研究生物分子和生物聚合物的分子动力学,大分子组装和催化反应。自2016年以来,Kashif Sadiq是HITS的分子和细胞建模小组(负责人:Rebecca Wade教授)的高级研究员。

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