Nasze ciała są pełne aktywności i pełne białek utkniętych w błonach tłuszczowych lub pływających do i z komórek wodnych. Naukowcom udało się teraz po raz pierwszy uchwycić obraz tańca między nimi: płynnego tanga białek i lipidów, które normalnie poruszają się w komórkach.
„Wykraczamy poza zwykłe robienie pojedynczych zdjęć, które nadają strukturę, ale nie dynamikę, ale stale rejestrujemy cząsteczki w wodzie i ich pierwotny stan”. On mówi Qian Chen, naukowiec i inżynier zajmujący się materiałami na Uniwersytecie Illinois Urbana-Champaign (UIUC), który kierował zespołem i Opisuje ich pracę Podobnie jak „tworzenie filmu”.
„Naprawdę możemy zobaczyć, jak białka zmieniają swoją konformację, a w tym przypadku jak samoorganizująca się struktura białkowo-lipidowa zmienia się w czasie”.
Udoskonalając powszechnie stosowaną technikę obrazowania zwaną Elektronowy mikroskop transmisyjnyZespół Chena wykonał ruchome obrazy „nanodysków” białek błonowych w cieczy. te Nanodyski Składają się z białek osadzonych w dwuwarstwie lipidowej podobnej do błon komórkowych, w których normalnie się znajdują.
Zespół nazwał swoją metodę „elektronicznym obrazowaniem wideo” i zweryfikował dane wideo, porównując je z komputerowymi modelami ruchu cząsteczek na poziomie atomowym w oparciu o prawa fizyki.
Uważano, że ruch białek związanych z błoną jest nieco ograniczony ze względu na sposób, w jaki lipidy utrzymują je na miejscu. Naukowcy zaobserwowali jednak, że interakcje między białkami i lipidami zachodzą na znacznie większych odległościach, niż wcześniej sądzono.
Białka błonowe pełnią rolę strażników, czujników i receptorów sygnalizacyjnych komórek, zatem technologia ta może przyczynić się do ogromnego postępu w zrozumieniu ich działania.
Przy obecnych technologiach białka są zwykle zamrażane lub krystalizowane, dzięki czemu nie poruszają się, nie zniekształcają obrazu ani nie ulegają uszkodzeniu pod wpływem promieni rentgenowskich lub wiązek elektronów używanych do ich obrazowania. Daje to pozbawiony życia obraz unieruchomionego białka, które normalnie składa się i wygina, pozostawiając naukowcom wyciągnięcie wniosku, w jaki sposób oddziałuje ono z innymi cząsteczkami na podstawie jego struktury.
Alternatywnie, niektóre techniki obrazowania wykorzystują fluorescencyjny znacznik molekularny Śledź cząsteczki w trakcie ich ruchuZamiast bezpośrednio obserwować białko.
W tym przypadku badacze umieścili kroplę wody w dwóch cienkich arkuszach grafenu, aby chronić je przed próżnią mikroskopu elektronowego. W kropli wody zawieszone były nanodyski nieznakowanych białek i lipidów, które zespół obserwował, jak „tańczą” razem, tak jak to miało miejsce w ich naturalnym środowisku wodnym.
border-frame=”0″ zezwolenie=”akcelerometr; automatyczne odtwarzanie; zapis do schowka; zaszyfrowane multimedia; żyroskop; obraz w obrazie; udostępnianie sieci” Referrerpolicy=”strict-Origin-when-cross-Origin”allowfullscreen>
Naukowcy zajmujący się materiałami Możesz spróbować Przez co najmniej dziesięć lat zobrazować aktywność cząsteczek biologicznych w płynach, ale nie byli w stanie wyraźnie zaobserwować ciągłej dynamiki białek.
Wprowadzając pewne subtelne modyfikacje tego podejścia, Chen i jego współpracownicy obrazowali swoje zespoły białek i lipidów w czasie rzeczywistym, przez minuty, a nie przez mikrosekundy. Co ważne, spowolnili szybkość, z jaką elektrony przenikały do próbki, i pracowali nad rusztowaniem grafenowym, skutecznie obrazując kompleks lipoproteinowy w działaniu.
„W tej chwili jest to jedyny eksperymentalny sposób na uchwycenie tego rodzaju ruchu w czasie”. On mówi Pierwszym autorem tej pracy jest John Smith, absolwent inżynierii materiałowej na UIUC.
„Życie jest płynne, jest w ruchu. Próbujemy dotrzeć do najdrobniejszych szczegółów tego połączenia w sposób eksperymentalny”.
Jeśli chodzi o inne wysiłki, ulepszone techniki obrazowania ujawniają zdumiewające szczegóły dotyczące wszelkiego rodzaju zjawisk mikroskopowych — od obserwacji tworzenia zewnętrznej otoczki wirusa po wykrywanie białek rozkładających się na grudki w chorobach takich jak choroba Alzheimera.
Dodaj do tego sztuczną inteligencję, przewidującą trójwymiarowy kształt niemal każdego białka znanego nauce, a z pewnością wydaje się, że otworzyła się nowa era badań biologicznych.
Badanie zostało opublikowane w Postęp nauki.
„Nagradzany beeraholik. Fan Twittera. Podróżnik. Miłośnik jedzenia.