Abstract
Ribosomes are ribonucleo-protein complexes, which catalyse proteinbiosynthesis in all living organisms. Currently, most of the structural models of the prokaryotic 70S ribosome rely on electron microscopy and describe mainly the outer shape of the particle. Neutron scattering can provide information on the internal structure of the ribosome. Parts of the structure can be contrasted for neutrons by means of an isotopic exchange of the naturally occurring hydrogen ({sup 1}H) for deuterium ({sup 2}H), allowing direct measurements in situ. Specifically deuterium-labeled ribosomes (E. coli) were prepared and analysed with neutron scattering. The biochemical methods were established and combined to a generally applicable preparation system. This allows labeling of all ribosomal components in any combination. A systematic analysis of the protein and RNA phases resulted in the development of a new model for the 70S ribosome. This model describes not only the outer shape of the particle, but displays also an experimentally determined internal protein-RNA distribution and the border of subunits for the first time (four-phase model; resolution: 50A). Models of the 70S ribosome from other studies were evaluated and ranked according to consistency with the measured scattering data. Applying a new neutron scattering technique of particular sensitivity, the proton-spin contrast-variation, single
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Burkhardt, N
[1]
- GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH (Germany). Inst. fuer Werkstofforschung
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Burkhardt, N.
Ribosomal studies on the 70S ribosome of E.coli by means of neutron scattering; Strukturuntersuchungen am 70S-Ribosom von E.coli unter Anwendung von Neutronenstreuung.
Germany: N. p.,
1997.
Web.
Burkhardt, N.
Ribosomal studies on the 70S ribosome of E.coli by means of neutron scattering; Strukturuntersuchungen am 70S-Ribosom von E.coli unter Anwendung von Neutronenstreuung.
Germany.
Burkhardt, N.
1997.
"Ribosomal studies on the 70S ribosome of E.coli by means of neutron scattering; Strukturuntersuchungen am 70S-Ribosom von E.coli unter Anwendung von Neutronenstreuung."
Germany.
@misc{etde_631542,
title = {Ribosomal studies on the 70S ribosome of E.coli by means of neutron scattering; Strukturuntersuchungen am 70S-Ribosom von E.coli unter Anwendung von Neutronenstreuung}
author = {Burkhardt, N}
abstractNote = {Ribosomes are ribonucleo-protein complexes, which catalyse proteinbiosynthesis in all living organisms. Currently, most of the structural models of the prokaryotic 70S ribosome rely on electron microscopy and describe mainly the outer shape of the particle. Neutron scattering can provide information on the internal structure of the ribosome. Parts of the structure can be contrasted for neutrons by means of an isotopic exchange of the naturally occurring hydrogen ({sup 1}H) for deuterium ({sup 2}H), allowing direct measurements in situ. Specifically deuterium-labeled ribosomes (E. coli) were prepared and analysed with neutron scattering. The biochemical methods were established and combined to a generally applicable preparation system. This allows labeling of all ribosomal components in any combination. A systematic analysis of the protein and RNA phases resulted in the development of a new model for the 70S ribosome. This model describes not only the outer shape of the particle, but displays also an experimentally determined internal protein-RNA distribution and the border of subunits for the first time (four-phase model; resolution: 50A). Models of the 70S ribosome from other studies were evaluated and ranked according to consistency with the measured scattering data. Applying a new neutron scattering technique of particular sensitivity, the proton-spin contrast-variation, single proteins could be measured and localized. The positions of the proteins S6 and S10 were determined, providing the first coordinates of protein mass centers within the 70S ribosome. (orig.) [Deutsch] Ribosomen sind Ribonukleinsaeure-Protein Komplexe, die in allen lebenden Organismen die Proteinbiosynthese katalysieren. Strukturmodelle fuer das prokaryontische 70S-Ribosom beruhen derzeit vorwiegend auf elektronenmikroskopischen Untersuchungen und beschreiben im wesentlichen die aeussere Oberflaeche des Partikels. Informationen ueber die innere Struktur des Ribosoms koennen Messungen mit Neutronenstreuung liefern. Durch den Austausch des natuerlichen Wasserstoffs ({sup 1}H) gegen Deuterium ({sup 2}H) lassen sich Teilstrukturen des Komplexes fuer Neutronen kontrastieren und direkt in situ vermessen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden solche deuterium-markierten Ribosomenpraeparate (E. coli) hergestellt und mit Neutronen analysiert. Die erforderlichen biochemischen Methoden wurden etabliert und zu einem allgemein anwendbaren Praeparationssystem zusammengefasst. Es koennen damit alle Komponenten des 70S-Ribosoms in beliebiger Kombination markiert werden. Auf der Grundlage einer systematischen Analyse der Protein- und RNA-Phasen konnte ein neues 70S-Ribosomenmodell entwickelt werden, das nicht nur die aeussere Form des Partikels beschreibt, sondern erstmals auch eine vermessene interne Protein-RNA-Verteilung und den Verlauf der Untereinheitengrenze angibt (Vierphasen-Modell; Aufloesung: 50 A). 70S-Ribosomenmodelle aus anderen Studien wurden anhand der gemessenen Streudaten beurteilt und gewichtet. Mit Hilfe einer neuen, besonders empfindlichen Neutronenstreutechnik, der Protonenspin-Kontrastvariation, gelang es ausserdem, einzelne markierte Proteine zu vermessen und zu lokalisieren. Mit den Positionen von S6 und S10 werden die ersten im 70S-Ribosom vermessenen Proteinschwerpunktskoordinaten vorgelegt. (orig.)}
place = {Germany}
year = {1997}
month = {Dec}
}
title = {Ribosomal studies on the 70S ribosome of E.coli by means of neutron scattering; Strukturuntersuchungen am 70S-Ribosom von E.coli unter Anwendung von Neutronenstreuung}
author = {Burkhardt, N}
abstractNote = {Ribosomes are ribonucleo-protein complexes, which catalyse proteinbiosynthesis in all living organisms. Currently, most of the structural models of the prokaryotic 70S ribosome rely on electron microscopy and describe mainly the outer shape of the particle. Neutron scattering can provide information on the internal structure of the ribosome. Parts of the structure can be contrasted for neutrons by means of an isotopic exchange of the naturally occurring hydrogen ({sup 1}H) for deuterium ({sup 2}H), allowing direct measurements in situ. Specifically deuterium-labeled ribosomes (E. coli) were prepared and analysed with neutron scattering. The biochemical methods were established and combined to a generally applicable preparation system. This allows labeling of all ribosomal components in any combination. A systematic analysis of the protein and RNA phases resulted in the development of a new model for the 70S ribosome. This model describes not only the outer shape of the particle, but displays also an experimentally determined internal protein-RNA distribution and the border of subunits for the first time (four-phase model; resolution: 50A). Models of the 70S ribosome from other studies were evaluated and ranked according to consistency with the measured scattering data. Applying a new neutron scattering technique of particular sensitivity, the proton-spin contrast-variation, single proteins could be measured and localized. The positions of the proteins S6 and S10 were determined, providing the first coordinates of protein mass centers within the 70S ribosome. (orig.) [Deutsch] Ribosomen sind Ribonukleinsaeure-Protein Komplexe, die in allen lebenden Organismen die Proteinbiosynthese katalysieren. Strukturmodelle fuer das prokaryontische 70S-Ribosom beruhen derzeit vorwiegend auf elektronenmikroskopischen Untersuchungen und beschreiben im wesentlichen die aeussere Oberflaeche des Partikels. Informationen ueber die innere Struktur des Ribosoms koennen Messungen mit Neutronenstreuung liefern. Durch den Austausch des natuerlichen Wasserstoffs ({sup 1}H) gegen Deuterium ({sup 2}H) lassen sich Teilstrukturen des Komplexes fuer Neutronen kontrastieren und direkt in situ vermessen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden solche deuterium-markierten Ribosomenpraeparate (E. coli) hergestellt und mit Neutronen analysiert. Die erforderlichen biochemischen Methoden wurden etabliert und zu einem allgemein anwendbaren Praeparationssystem zusammengefasst. Es koennen damit alle Komponenten des 70S-Ribosoms in beliebiger Kombination markiert werden. Auf der Grundlage einer systematischen Analyse der Protein- und RNA-Phasen konnte ein neues 70S-Ribosomenmodell entwickelt werden, das nicht nur die aeussere Form des Partikels beschreibt, sondern erstmals auch eine vermessene interne Protein-RNA-Verteilung und den Verlauf der Untereinheitengrenze angibt (Vierphasen-Modell; Aufloesung: 50 A). 70S-Ribosomenmodelle aus anderen Studien wurden anhand der gemessenen Streudaten beurteilt und gewichtet. Mit Hilfe einer neuen, besonders empfindlichen Neutronenstreutechnik, der Protonenspin-Kontrastvariation, gelang es ausserdem, einzelne markierte Proteine zu vermessen und zu lokalisieren. Mit den Positionen von S6 und S10 werden die ersten im 70S-Ribosom vermessenen Proteinschwerpunktskoordinaten vorgelegt. (orig.)}
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