Измерение расстояний между белками, то есть на нанометровом уровне, обычно выполняется с помощью микроскопов.
Группа исследователей из Германии разработала «линейку», способную проникнуть внутрь макромолекул и измерить внутримолекулярные расстояния с высокой точностью. Этот подход будет полезен в медицине.
Белки – макромолекулы из атомов углерода, водорода, азота и кислорода, образующие множество аминокислот, объединенных пептидной связью. Иногда структура белка нарушается, изменяется форма. повлиять на работу этих макромолекулИзменения структуры некоторых белков могут привести к развитию болезней. Например, изменение структуры тау-белка, обеспечивающего нормальное функционирование нейронов, вызывает болезнь Альцгеймера.
Для предсказания будущих изменений структуры белков и понимания процессов, вызывающих их, необходимо точно измерить расстояния между атомами (и группами атомов) внутри этих больших молекул.
Группа немецких физиков, возглавляемая Штеффеном Сахлой, Steffen SahlУчёные из Института многопрофильных наук Макса Планка разработали внутримолекулярную «линейку» MINFLUX, позволяющую измерять расстояние внутри белков от 0,1 до 10 нанометров в зависимости от структуры. опубликованной в журнале Science.
Для формирования молекулярного ряда Сахл с сотрудниками применил… флуоресценциюПроцесс, дающий возможность молекулам светиться после поглощения кванта света. Физики прикрепили два маленьких флуоресцентные молекулыК двум различным участкам макромолекулы прикрепили фотоактивируемые красители и осветили их лазером. Из света, который излучали светящиеся молекулы, учёные определили расстояние между ними.
Благодаря этому методу удалось измерить внутримолекулярное расстояние у нескольких белков. Минимальное значение составило 0,1 нанометра — величину одного атома. Флуоресцентная «линейка» также предоставляла результаты до 10 нанометров, что расширяет диапазон измерений по сравнению с традиционными оптическими методами.
Исследователи изучили две структуры одного белка, обнаружив возможность их различия по расстоянию: одно находилось на одном нанометре, другое — на четырёх. В другом эксперименте учёные измерили внутримолекулярное расстояние в раковой клетке.
Авторы исследования утверждают, что такая точность стала возможной благодаря применению новейших технологий: более совершенным микроскопам и флуоресцентным молекулам. Такие молекулы не мерцают и не создают лишнего свечения, которое можно перепутать с другими эффектами.
В будущем немецкие физики хотят улучшить свой метод и узнать, для каких макромолекул флуоресцентная «линейка» будет наиболее эффективна.