Gli scienziati hanno elaborato progetti molecolari di una minuscola "nanomacchina" cellulare, la cui evoluzione è una straordinaria prodezza della natura, utilizzando una delle sorgenti di raggi X più brillanti sulla Terra.

Gli scienziati hanno prodotto la mappa strutturale di questa nanomacchina, la diacilglicerolo chinasi, utilizzando una tecnica di cristallografia "mordi e fuggi".

Così facendo, sono stati in grado di capire come il minuscolo enzima svolge funzioni cellulari critiche, rispondendo a domande che sono state sul tavolo per oltre 50 anni su questa "proteina paradigmatica".

Le chinasi sono attori chiave nel metabolismo, segnalazione cellulare, regolazione delle proteine, trasporto cellulare, processi secretori, e molti altri percorsi cellulari che ci permettono di funzionare in modo sano. Coordinano il trasferimento di energia da determinate molecole a substrati specifici, che influenzano la loro attività, reattività, e capacità di legare altre molecole.

diacilglicerolo chinasi, il fulcro di questo studio, svolge un ruolo nella sintesi della parete cellulare batterica. È un piccolo, enzima di membrana integrale che coordina una reazione particolarmente complessa:il suo substrato lipidico è idrofobo (respinto dall'acqua) e risiede nelle membrane cellulari, mentre il suo co-substrato, ATP, è completamente solubile in acqua.

Come fa questo era rimasto un mistero per decenni, ma i progetti appena prodotti hanno risposto a queste domande.

"Come questa minuscola nanomacchina, meno di 10 nm di altezza, porta questi due substrati disparati insieme all'interfaccia della membrana per la reazione si rivela in una struttura cristallina molecolare dettagliata. È la più piccola chinasi conosciuta, e vedere la sua forma con chiarezza cristallina ora ci sta aiutando a rispondere alle domande che si sono formate da oltre 50 anni di lavoro su questa proteina paradigmatica, " ha affermato il Professore di Biologia Strutturale e Funzionale delle Membrane, alla Scuola di Biochimica e Immunologia del Trinity College di Dublino, Martin Caffrey.

Capire come funziona questa minuscola macchina a livello molecolare è stato enormemente facilitato dal nostro uso di una delle sorgenti di raggi X più brillanti sulla Terra, il laser a raggi X a elettroni liberi presso lo Stanford Linear Accelerator Center.

Il professor Caffrey ha aggiunto:"Questo strumento produce raffiche di raggi X di appena femtosecondi (un quad-trilionesimo di secondo) di lunghezza. Con queste brevi esplosioni siamo stati in grado di ottenere informazioni strutturali sull'enzima prima che si vaporizzi attraverso danni da radiazioni in quello che fare riferimento come cristallografia seriale 'mordi e fuggi'."

Nel futuro, gli scienziati sperano di estendere il loro lavoro con il laser a elettroni liberi per realizzare "film a raggi X" di questa straordinaria nanomacchina, in modo da vedere come "fa la chimica" nei dettagli atomici in tempo reale.

L'articolo che descrive il lavoro è stato pubblicato oggi sulla principale rivista Comunicazioni sulla natura .