Towards single-molecule observation of protein synthesis

 David Dulin, Antoine Le Gall, Philippe Bouyer, Karen Perronet, Nathalie Westbrook, Nicolas Soler, Dominique Fourmy and Satoko Yoshizawa

Sumario.  El ribosoma es el m

otor molecular responsable de la síntesis de proteínas dentro de las células.   El movimiento del ribosoma a lo largo del RNA mensajero (mRNA) para leer el código genético es asincrónico y ocurre a través de múltiples vías cinéticas.  Consecuentemente,  un estudio  a nivel de una sola macromolécula es deseable a fin de poder desentrañar las complejas dinámicas involucradas.  En esta comunicación,  se presenta el desarrollo de una química de superficie de avanzada para fijar un ribosoma activo al cubre-objeto (coverslip) del microscopio  y seguir la incorporación de aminoácidos mediante microscopía de fluorescencia.  El ribosona es etiqueteado con un punto cuántico (QD) con el propósito de localizarlo en la superficie, mientras que un aminoácido específico (lisina) es marcado con Bodipy-FL.  Este tinte fluorescente es lo suficientemente pequeño para acceder a los canales ribosomales, dejando así, intacta, la actividad ribosomal.   De esta manera se posibilita observar la síntesis de proteínas a tiempo real  a medida que los aminoácidos etiqueteados son incorporados en la cadena polipeptídica

Abstract.  The ribosome is the molecular motor responsible for the protein synthesis within all cells.  Ribosome motions along the messenger RNA (mRNA) to read the genetic code are asynchronous and occur along multiple kinetic paths.  Consequently, a study at the single macromolecule level is desirable to unravel the complex dynamics involved.  In this communication, we present the development of an advanced surface chemistry to attach an active ribosome to the microscope coverslip and follow the amino-acid incorporation by fluorescence microscopy.  The ribosome is labeled with a quantum dot (QD) in order to localize it on the surface while a specific amino acid (lysine) is marked with Bodipy-FL.  This fluorescent dye is small enough to enter the ribosomal channel thus leaving intact ribosomal activity.  It should then be possible to observe the protein synthesis in real time as the labeled amino acids are incorporated into the polypeptide chain.   

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