Добавить новость
smi24.net
News in English
Сентябрь
2022

How do molecular motors convert chemical energy in to mechanical work?

0
Hamburg, Germany (SPX) Sep 06, 2022 - Molecular motors are complex devices composed of many different parts that consume energy to perform various cellular activities. In short, molecular machines transform energy into useful work. Understanding the mechanistical aspects underlying these motors begins with generating a detailed description of their overall architecture and atomic organisation. However, to uncover the core mechanisms energizing these motors it is essential to decode all of the molecular dynamics in atomic detail.

Now, the research team of Thomas C. Marlovits from the Centre for Structural Systems Biology CSSB at DESY and the University Medical Center Hamburg-Eppendorf (UKE) in Hamburg reveals the architecture, complete functional cycle and the mechanism of such a molecular motor: They report in the journal Nature, how a 'RuvAB branch migration complex' converts chemical energy into mechanical work to perform recombination and repair of DNA.

DNA recombination is one of the most fundamental biological processes in living organisms. It is the process by which chromosomes "swap" DNA either to generate genetic diversity, by creating new offspring, or to maintain genetic integrity, by repairing breaks in existing chromosomes. During DNA recombination, four DNA arms separate from their double-helix formations and join together at an intersection known as a Holliday junction. Here the DNA arms exchange strands in a process called active branch migration.

The essential energy needed for this branch migration to occur comes from a molecular machinery that scientists have tagged as the RuvAB branch migration complex. This complex assembles around the Holliday junction and is made of two motors labelled RuvB AAA+ ATPases, that fuel the reaction, and a RuvA stator. The research team has now provided an intricate blueprint that explains how the RuvB AAA+ motors work under the regulation of the RuvA protein to perform synchronized DNA movement.

The active branch migrations energized by the RuvB AAA+ motor molecule are very fast and highly dynamic. To determine the individual steps of this process, the scientists used time-resolved cryo electron microscopy to observe the motor's machinery in slow motion. "We basically provided the RuvB AAA+ motor with a slower burning fuel which allowed us to capture the biochemical reactions as they occur," explains Marlovits.

The scientist captured over ten million images of the motor machinery interacting with the Holliday junction. Jiri Wald (CSSB, UKE and part of the Vienna BioCenter PhD Program), the paper's first author, combed through the immense amount of data and carefully classified the subtle changes occurring in each image. Using the high-performance computing facility at DESY, the scientists were then able to put all the puzzle pieces together to generate a high-resolution movie detailing how the RuvAB complex functions on the molecular scale.

"We were able to visualize seven distinct states of the motor and demonstrate how the interconnected elements work together in a cyclical manner," explains Wald. "We also demonstrated that the RuvB motor converts energy into a lever motion which generates the force that drives branch migration. We were amazed by the discovery that the motors use a basic lever mechanism to move the DNA substrate. Overall, the sequential mechanism, coordination and force generation manner of the RuvAB motor share conceptual similarities with combustion engines."

AAA+ motors are often used in other biological systems, such as protein transport, therefore this detailed model of the RuvB AAA+ motor can be used as a blueprint for similar molecular motors. "We understand how the motor works and now we can put this motor into another system with some minor adaptations," explains Marlovits. "We are essentially presenting core principles for AAA+ motors."

The Marlovits group's future work will explore ways to interfere with the function of AAA+ motors. This could provide the basis for the development of a new generation of drugs, which would disrupt the mechanisms of such a motor in pathogens and thus halt the spread of infection. "We are excited to explore the possibilities that exist now that we have a blueprint of the RuvB AAA+ motor," notes Wald.

Scientists from CSSB, UKE, the Institute of Molecular Biotechnology, the Research Institute of Molecular Pathology, both in Vienna, Austria, and DESY contributed to this research.

CSSB is a joint initiative of ten research partners from Northern Germany, including three universities and six research institutes that devotes itself to infection biology research.

DESY is one of the world's leading particle accelerator centres and investigates the structure and function of matter - from the interaction of tiny elementary particles and the behaviour of novel nanomaterials and vital biomolecules to the great mysteries of the universe. The particle accelerators and detectors that DESY develops and builds at its locations in Hamburg and Zeuthen are unique research tools. They generate the most intense X-ray radiation in the world, accelerate particles to record energies and open up new windows onto the universe. DESY is a member of the Helmholtz Association, Germany's largest scientific association, and receives its funding from the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) (90 per cent) and the German federal states of Hamburg and Brandenburg (10 per cent).

Research Report:Mechanism of AAA+ ATPase-mediated RuvAB-Holliday junction branch migration








Говорим о ВИЧ — в эфире, на улицах, в сети

Летнее путешествие для всей семьи по Ростову-на-Дону

Говорим о ВИЧ — в эфире, на улицах, в сети

3 августа 1942 года началась оккупация Ставрополя


£39m United star shouldn't be starting vs Arsenal, was gifting possession to Everton

Jovic set for new opportunity after leaving Milan as free agent

The 5 biggest global business rivalries to watch, and how their outcomes will shape the future

Not even a 0% mortgage rate would make buying a house affordable in these 6 U.S. cities


Севастополь вошёл в десятку регионов-лидеров по количеству оформленных годовых полисов рейтинга РСА

В наличии у дилеров появился новый кроссовер Москвич

Вывод песни для продвижение в Импульсе Яндекс музыки.

Нейросеть наводят на большую дорогу // Москва расширяет контроль за дорожными авариями, животными и мусором на проезжей части


Girl Rescue 1.0.3.3

Black Hole io 1.5.1

Раскрой потенциал Мистера Террифика из DC Worlds Collide с этим гайдом

Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole



«Турбозавры» на фестивале «Динозавры на каникулах» в ЦДМ на Лубянке

Дептранс Москвы рекомендовал использовать метро из-за ограничения движения

Концерты органной музыки в Москве: волшебство звуков в галерее Ильи Глазунова

Два автобуса столкнулись на северо-востоке Москвы, движение перекрыто


HIRCOST – стиль врачей и сообщество единомышленников

Дептранс Москвы рекомендовал использовать метро из-за ограничения движения

В Москве прошла премия в области бизнеса, культуры и социальной сферы The Moscow Life & Business Awards – 2025

Архитектура и качество – философия компании КВАДРО


Интерес к долгосрочной аренде в Самаре в июле вырос на 15,5%

"Я больше не могу": мигрантка ищет своему мужу новую жену в столице

Собянин: в Москве запустили 220-й электробусный маршрут

Хвостатые компаньоны: какие собаки и кошки спасают россиян от одиночества, становясь членами семьи


Актер Иван Янковский выложил фото с казахстанским теннисистом Бубликом

Карен Хачанов пробился в четвертьфинал турнира ATP в Торонто

Осака: Мечтаю о еще одной победе на турнире «Большого шлема»

Бублик честно высказался о провале Рублёва и Медведева


Как получить безлимитный интернет навсегда: акция Альфа‑Банка

Следователи установили причастность экс-госсекретаря Дагестана к хищениям

Интерес к долгосрочной аренде в Самаре в июле вырос на 15,5%

Бизнесмен Стерлигов анонсировал открытие невольничьего рынка


Музыкальные новости

Балерина Волочкова назвала недавно женившегося Шаляпина предателем

Филипп Киркоров оштрафован на 9,5 тыс. рублей за ошибки в пенсионных данных

Научил МакSим летать и сбежал. Зачем звезда «Молодежки» Денис Никифоров вымаливал у Бога детей

Mash: певец Леонтьев выйдет на сцену фестиваля "Новая волна" по просьбе Крутого


Два автобуса столкнулись на северо-востоке Москвы, движение перекрыто

В Москве прошла премия «Триумф Года»

Концерты органной музыки в Москве: волшебство звуков в галерее Ильи Глазунова

Дептранс Москвы рекомендовал использовать метро из-за ограничения движения


Кубок Посла Китая по Вэйци прошёл в Москве

Нейросеть наводят на большую дорогу // Москва расширяет контроль за дорожными авариями, животными и мусором на проезжей части

Авиационный отряд специального назначения Росгвардии, обеспечивающий охрану космодрома «Байконур» отметил 20-летие

В Москве прошла премия «Триумф Года»


Автобус попал в ДТП на трассе М-4 под Тулой: что рассказали пассажиры

Нейросеть наводят на большую дорогу // Москва расширяет контроль за дорожными авариями, животными и мусором на проезжей части

Два автобуса столкнулись на северо-востоке Москвы, движение перекрыто

Клиенты компании «Байкал Сервис» экономят на перевозке сезонных товаров


Интриги Эрдогана и Зеленского. «Джокер» Путина. Активность над секретным полигоном: Главное к утру

Малайзийский король посетил Россию с официальным визитом

Сфотографировавшийся с Путиным мальчик из Китая обратился к нему спустя 25 лет

Во Франции высказались о визите Уиткоффа в Москву



В Москве задержали четверых сторонников ФБК за пожертвования организации

В Москве задержаны четверо мужчин по делу о пожертвованиях организации «ФБК»


В Москве прошла седьмая премия в области здоровья и красоты THE MEDICAL STARS & BEAUTY AWARDS

Благотворительное приложение Тубa открыло срочный сбор на протез для маленькой девочки

Клинический психолог Юлия Тарибо: что такое односторонняя дружба и стоит ли ее продолжать

Как проверить качество получаемой медицинской помощи по ОМС...


Зеленский добивается визита Эрдогана в Киев

«Хоть в платье, хоть в парике»: слухи о побеге Зеленского распространяются в Киеве


«Вечерний Барнаул». Победный настрой: спортсмены баскетбольной команды «Барнаул» провели первую тренировку после отпуска

В депо «Вязьма» отметили профессиональный праздник соревнованиями по лазертагу

Худайбердиева указала, что день смерти Гришина стал самым мрачным за последние годы

Палиенко покинул клуб «Урарту» из Армении


Лукашенко предупреждает: не стоит соревноваться с крупными государствами


Сергей Собянин: В Москве запущен 220-й электробусный маршрут

Собянин открыл первый флагманский МФЦ для регистрации самоходной техники

Мэр Собянин поделился информацией о новорожденных животных в «Москвариуме»

Сергей Собянин: реставрация Большого Каменного моста завершена за 14 месяцев


Мессенджер Max будут обязательно устанавливать на новые смартфоны с сентября

В Подмосковье объявили «оранжевый» уровень опасности из-за угрозы наводнения

Зачем нужна программная нормализация воды после очистки — объясняет Алексей Горшков

Около 850 тысяч тонн вторсырья собрано в Москве за полгода


"Я больше не могу": мигрантка ищет своему мужу новую жену в столице

Оживление кредитования: 780,7 млрд рублей выдано в России за июнь

Сочетая проверенные технологии с современными разработками

Хвостатые компаньоны: какие собаки и кошки спасают россиян от одиночества, становясь членами семьи


Амурская область оказалась в числе аутсайдеров по качеству дорог

Алтайский край оказался одним из антилидеров по качеству автодорог

Аномальная жара: До +41 °С в Чечне и Ингушетии, +30 °С в Карелии и Архангельске

Коми, Камчатку, Архангельскую, Иркутскую, Калужскую, Костромскую, Курскую, Свердловскую и Оренбургскую области эксперты отнесли к регионам, где на осенних выборах "протестный потенциал выше среднего", говорится в докладе...


В Симферополе вспомнили крымскую писательницу, пережившую оккупацию ребенком: 100 лет Елене Криштоф

Поезда в Крым меняют маршруты и график

Компания «Гранд Сервис Экспресс» информирует об изменениях в курсировании некоторых поездов «Таврия» с осени 2025 года

Провокация Британии против РФ и рекорд цен на бензин – главное за день


Собянин: в Москве запустили 220-й электробусный маршрут

Субсидию на оплату ЖКХ могут получить некоторые россияне

Больше половины дорог в регионе не соответствуют нормативам

Следователи установили причастность экс-госсекретаря Дагестана к хищениям














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *