Ученые впервые запечатлели на видео танец белков и жиров: ScienceAlert

Наши тела полны активности и полны белков, застрявших в жировых мембранах или плавающих в водянистых клетках и из них. Учёным впервые удалось запечатлеть танец между ними: плавное танго белков и липидов, когда они обычно движутся в клетках.

«Мы не просто делаем отдельные снимки, которые придают структуру, но не динамизм, а непрерывно записываем молекулы в воде и их исходное состояние». Он говорит Цянь Чен, ученый-материаловед и инженер из Университета Иллинойса Урбана-Шампейн (UIUC), который возглавлял группу и Описывает свою работу Типа «кинопроизводства».

«Мы действительно можем видеть, как белки меняют свою конформацию и, в данном случае, как самоорганизующаяся белково-липидная структура колеблется с течением времени».

Путем настройки широко используемого метода визуализации, называемого Просвечивающий электронный микроскопКоманда Чена сделала движущиеся изображения «нанодисков» мембранных белков в жидкости. эти Нанодиски Они состоят из белков, встроенных в липидный бислой, аналогичный клеточным мембранам, в которых они обычно находятся.

Команда назвала свой метод «электронным видеоизображением» и проверила видеоданные, сравнив их с компьютерными моделями атомного уровня того, как молекулы движутся на основе законов физики.

Считалось, что движение мембраносвязанных белков несколько ограничено из-за того, как липиды удерживают их на месте. Однако исследователи увидели, что взаимодействия между белками и липидами происходят на гораздо больших расстояниях, чем считалось ранее.

Мембранные белки являются привратниками, сенсорами и сигнальными рецепторами клеток, поэтому эта технология может привести к огромному прогрессу в нашем понимании того, как они работают.

При использовании современных технологий белки обычно замораживаются или кристаллизуются, чтобы они не двигались, не искажали изображение и не были повреждены рентгеновскими лучами или электронными лучами, используемыми для их изображения. Это дает безжизненную картину фиксированного белка, который обычно складывается и изгибается, оставляя ученым возможность делать выводы о том, как он взаимодействует с другими молекулами, исходя из его структуры.

Альтернативно, в некоторых методах визуализации используются флуоресцентные молекулярные метки. Отслеживайте частицы по мере их движенияВместо того, чтобы наблюдать за белком напрямую.

В данном случае исследователи поместили каплю воды внутрь двух тонких листов графена, чтобы защитить их от вакуума электронного микроскопа. В капле воды были взвешены нанодиски немеченых белков и липидов, которые команда наблюдала «танцующими» вместе, как в естественной водной среде.

border-frame=»0″allow=»акселерометр; автозапуск; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; общий доступ к сети» Referrerpolicy=»strict-origin-when-cross-origin»allowfullscreen>

Ученые-материаловеды Вы можете попробовать По крайней мере десять лет чтобы отобразить активность биологических молекул в жидкостях, но они не смогли четко наблюдать текущую динамику белков.

С помощью некоторых тонких модификаций этого подхода Чен и его коллеги получили изображения своих белковых и липидных комплексов в реальном времени, в течение минут, а не микросекунд. Важно отметить, что они замедлили скорость проникновения электронов в образец и воздействовали на графеновый каркас, успешно визуализируя липопротеиновый комплекс в действии.

«На данный момент это единственный экспериментальный способ зафиксировать такое движение с течением времени». Он говорит Джон Смит, аспирант факультета инженерии материалов UIUC, является первым автором этой статьи.

«Жизнь текуча, она находится в движении. Мы пытаемся добраться до тончайших деталей этой связи экспериментальным путем».

Что касается других усилий, усовершенствованные методы визуализации раскрывают удивительные подробности всех видов микроскопических событий — от наблюдения за тем, как формируется внешняя оболочка вируса, до обнаружения белков, которые распадаются на комки при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера.

Добавьте к этому искусственный интеллект, предсказывающий трехмерную форму практически каждого белка, известного науке, и станет ясно, что началась новая эра биологических исследований.

Исследование было опубликовано в Развитие науки.