Разработан метод мониторинга белковых молекул с помощью наночастиц золота

Разработанный в Майнце новый метод позволяет наблюдать за отдельными белковыми молекулами с помощью микроскопа. В основе нового метода – изменение частоты колебаний наночастиц золота. (Рис. Institut für Physikalische Chemie der JGU)

Ученые из Майнцского университета Иоганна Гутенберга (Johannes Gutenberg-Universität Mainz, JGU), Германия, разработали новый метод наблюдения за отдельными белками. Детальная информация о динамике белков необходима для понимания связанных с ними биологических процессов на молекулярном уровне. Сегодня ученые получают эту информацию с помощью маркировки белков флуоресцентными веществами, но, к сожалению, это приводит к конформационным изменениям белковых молекул и, таким образом, влияет на изучаемые биологические процессы.

«Наш метод позволяет отслеживать отдельные белки «вживую», без предварительной маркировки молекул» - объясняет профессор Института физической химии (Institut für Physikalische Chemie der JGU) доктор Карстен Зённихсен (Carsten Sönnichsen). «Теперь мы получили доступ к совершенно новой информации о молекулярных процессах и можем, например, наблюдать за находящимися в постоянном движении частицами вещества даже в самых малых масштабах».

Метод, разработанный группой химиков во главе с доктором Карстеном Зённихсеном, основан на использовании наночастиц золота. Наночастицы золота служат в качестве наноантенн, которые при обнаружении отдельных немеченых белков несколько изменяют частоту колебаний или, другими словами, цвет. Эти ничтожные изменения в цвете можно наблюдать с помощью методики, разработанной в Майнце.

Конечный предел обнаружения в аналитической химии и биологии – отдельная молекула. Как правило, для визуализации молекул используются метки из флуоресцентных красителей или ферментативная амплификация. Это требует дополнительного мечения аналита, что изменяет исследуемые образцы и, таким образом, влияет на биологические процессы. Для обнаружения отдельных молекул немеченых белков с чрезвычайно высоким временным разрешением ученые из Университета Иоганна Гутенберга использовали отдельные наночастицы золота. Их метод позволяет наблюдать за динамикой отдельного взаимодействия белковой молекулы с миллисекундным разрешением, изучать динамику фолдинга белков, процесс их абсорбции и другие биологические процессы. (Рис. Nano Letters)

«Технологически это огромный шаг вперед: нам удалось достичь очень высокого временного разрешения для наблюдения за отдельными молекулами», - комментирует результаты своей группы доктор Зённихсен. Теперь динамику белковой молекулы можно наблюдать с точностью до миллисекунды.

Возможность обнаружения отдельных молекул белка открывает совершенно новые научные горизонты. Теперь, помимо прочего, ученые могут отслеживать колебания плотностей популяций белков и в режиме реального времени наблюдать за процессами их абсорбции.

«Мы видим, как молекулы движутся, как они взаимодействуют друг с другом, и как идет процесс их фолдинга – это открыло нам окно в молекулярной мир», - комментирует итоги работы доктор Ирэн Амент (Irene Ament), член группы Зённихсена. Эта новая технология может оказаться полезной не только в химии, но и в медицине и биологии.

По материалам

Gold-Nanoantennen spüren Proteine auf

© «Разработан метод мониторинга белковых молекул с помощью наночастиц золота». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на сайт LifeSciencesToday.