Представлена самая маленькая в мире антенна из ДНК
Понимание взаимосвязи между структурной динамикой белков и их функцией важно как для фундаментальных исследований, так и для биотехнологии. Подобно радиоантеннам, которые могут принимать и излучать волны, недавно разработанные флуоресцентные наноантенны могут принимать и излучать свет определенного цвета в зависимости от движения обнаруженного белка. Это интересное применение в идентификации новых лекарств или в развитии нанотехнологий.
При длине всего пять нанометров (примерно в 1000 раз больше длины бактерии), самая маленькая из когда-либо созданных антенн-мониторов непрерывно изменяет динамику белка. Исследователи из Монреальского университета опубликовали свою работу в журнале Nature Methods.
Наноантенны ДНК также являются флуоресцентными. То есть, они используют световые сигналы для записи и передачи информации. Наноантенны принимают свет одного цвета, который также называется длиной волны. В зависимости от движения обнаруженного белка, он посылает обратно свет разного цвета, который может быть обнаружен Университетом Монреаля. Таким образом, воспринимаемый световой сигнал можно использовать для изучения изменений в движении и структуре в режиме реального времени.
Белки — это сложные молекулы, которые выполняют множество важных задач в организме, от поддержки иммунной системы до регулирования работы органов. Однако существует заблуждение, что белки имеют уникальную структуру, определяемую последовательностью их аминокислот. На самом деле они принимают множество различных конформаций. Это и есть динамика белков. Переходы между этими состояниями происходят на разных временных и временных шкалах.
Читайте также: Джеймс Уэбб скоро представит «самое глубокое» изображение Вселенной
Прошло шесть месяцев с момента запуска в космос телескопа Джеймса Уэбба. С момента прибытия телескопа в пункт назначения в конце января инженеры НАСА..
Однако авторы данного исследования показывают, что существуют ограниченные способы изучения быстрой динамики конформационных изменений белков. «Методы высокого структурного разрешения, включая ядерный магнитный резонанс и рентгеновскую кристаллографию, часто не могут быть использованы непосредственно для изучения короткоживущих белков», — говорят они.
Например, современные методы синтеза ДНК, развитие которых продолжается уже почти 40 лет, позволяют создавать отдельные наноструктуры различной длины и гибкости. Они оптимизированы для выполнения таких функций, как захват очень короткоживущих состояний белков. По мнению исследователей, это означает, что существует множество потенциальных применений как в биохимии, так и в нанотехнологиях в целом.
В данном исследовании платформа и связующее вещество опосредуют взаимодействие между красителем и белком посредством высоких локальных концентраций. Говоря более конкретно, изменения в конформации белка влияют на химическое окружение красителя, вызывая изменения в сигнале флуоресценции, который могут наблюдать исследователи. Играя с длиной соединительных элементов и типом красителя, исследователи использовали эту стратегию для мониторинга функции трех различных белков.
Например, с помощью экспериментов и молекулярного моделирования команда обнаружила и охарактеризовала пять различных конформационных состояний фермента кишечной щелочной фосфатазы, включая переходный комплекс фермент — закат. Предположительно участвующий в гомеостазе микроорганизмов кишечника, этот фермент представляет большой интерес для профилактики желудочно-кишечных и воспалительных заболеваний.
Одним из главных преимуществ флуоресцентного наноэнтена является его удобство. Например, в отличие от специализированных технологий, Nanoenten можно использовать в простых, обычных спектрофлуориметрах. Лаборатории всего мира могут легко использовать эти Nanoentenn для изучения «любимых белков», идентификации новых лекарств или разработки новых нанотехнологий.
Еще одним важным преимуществом Nanoentenn является их универсальность. Их можно использовать для мониторинга различных биомолекулярных механизмов в режиме реального времени и выявления в реальном времени событий, которые могут повлиять на эмиссию флуоресценции красителя, включая большие, малые и незначительные конформационные изменения. Следует, однако, отметить, что некоторые белки могут не функционировать с красителями. Однако мы считаем, что скрининг больших библиотек красителей может повысить универсальность стратегии Nanoenten [.]. Флуоресцентные наноэнтены найдут интересное применение в изучении структуры и функции белков и продуктивном скрининге». » Исследователи заключили.
