Les simulations supercalculateur à Oak Ridge National Laboratory par le ministère de l'énergie aident les scientifiques décortiquer comment les acides nucléiques aurait pu contribuer aux origines de la vie.
Une équipe de recherche dirigée par Jeremy Smith, qui dirige le centre du ORNL de biophysique moléculaire et détient Chaire un gouverneur à l'Université du Tennessee, simulation de dynamique moléculaire permet de sonde d'une réaction chimique organique qui peut avoir été importante dans l'évolution des acides ribonucléique ou RNA, dans les premières formes de vie.
Nouvelle recherche à Oak Ridge National Laboratory explique comment une enzyme acide ribonucléique ou ribozyme (en photo), utilise des ions magnésium (comme les sphères) pour accélérer une réaction importante en chimie organique
Crédit : ORNL
Certains types de RNA appelé ribozymes sont capables de stocker l'information génétique et de catalyseur des réactions chimiques - deux fonctionnalités nécessaires à la formation de la vie. L'équipe de recherche a porté sur un ribozyme cultivés en laboratoire qui catalyzes la réaction de Diels-Alder, qui a larges d'applications en chimie organique.
"Moyens de vie faisant des molécules qui reproduisent eux-mêmes et elle requiert des molécules et sont suffisamment complexe pour ce faire," a dit Smith.«Si un ribozyme comme le Diels-Alderase est capable de faire de chimie organique pour construire des molécules complexes, puis potentiellement quelque chose comme ça aurait pu être présent pour créer les blocs de construction de la vie.»
L'équipe de recherche a constaté une explication théorique pour pourquoi le ribozyme Diels-Alder doit magnésium de fonction. Modèles de calculs de motions d'ordre interne de la ribozyme permis aux chercheurs de capturer et de comprendre les détails précis de la réaction de rythme.La nature statique de techniques expérimentales classiques telles que la détection chimique et d'analyse aux rayons x n'avait pas été capable de révéler la dynamique du système.
"Simulations par ordinateur peuvent fournir un aperçu des systèmes biologiques que vous ne pourrez plus de toute autre manière," a déclaré Smith. «Car ces structures évoluent tellement, les aspects dynamiques sont difficiles à comprendre, mais simulation est un bon moyen de le faire.»
Smith a expliqué comment leurs calculs ont montré que la dynamique interne de la ribozyme inclus un site actif, ou "bouche", qui s'ouvre et se ferme pour contrôler la réaction.La concentration des ions magnésium impact direct sur les mouvements de la ribozyme.
"Lorsqu'il n'y a aucun magnésium présent, ferme la bouche, impossible d'obtenir le substrat, et la réaction ne peut avoir lieu.Nous avons constaté que les ions magnésium lient dans un emplacement spécial sur le ribozyme pour garder la bouche ouverte,"a déclaré Smith.
La recherche a été publiée comme "Dépendant du magnésium active-Site Conformational sélection dans le Diels-Alderase Ribozyme" dans le journal de l'American Chemical Society.L'équipe de recherche inclus Tomasz Berezniak et Zahran de Mai, qui sont les étudiants diplômés, de Smith et Petra Imhof et Andres Jäschke de l'Université de Heidelberg.
Recherche de Smith a été appuyée par la recherche de mise de laboratoire et de financement de programme de développement.La majeure partie des simulations ont été réalisées sur le supercalculateur Kraken à l'Institut national de l'UT/ORNL pour Computational Sciences, pris en charge par une répartition de la National Science Foundation Teragrid, et les données obtenues ont été analysées sur le système de Cluster Linux Heidelberg au Centre interdisciplinaire de calcul scientifique de l'Université de Heidelberg.
ORNL est géré par UT-Battelle for Office de la science par le ministère de l'énergie.
Sources et contacts : communiqué de presse ORNL, Morgan McCorkle
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