Μοριακές κλίμακες στις βιολογικές μεμβράνες

Πίστωση: CNX OpenStax, CC BY 4.0

Οι κυτταρικές διεργασίες στις μεμβράνες είναι συχνά γρήγορες και βραχύβιες. Τα μόρια συγκεντρώνονται σύντομα, στη συνέχεια διαχωρίζονται ξανά, αλληλεπιδρούν με διαφορετικούς εταίρους και κινούνται κατά μήκος ή κατά μήκος της μεμβράνης. Είναι επομένως σημαντικό όχι μόνο να μελετήσουμε τα στατικά στιγμιότυπα αυτών των διαδικασιών, αλλά και να κατανοήσουμε τη δυναμική τους. Πώς όμως μπορεί να επιτευχθεί αυτό συστηματικά; Η Petra Schwille από το Ινστιτούτο Βιοχημείας Max Planck και ο Nicholas Hundt του Πανεπιστημίου Ludwig Maximilians μαζί με την ομάδα τους ανέπτυξαν τη μέθοδο ανίχνευσης σωματιδίων ευαίσθητης στη μάζα – MSPT, η οποία επιτρέπει την ανάλυση πρωτεϊνών κατά τη διάρκεια δυναμικών διεργασιών στις μεμβράνες.


Το σημείο εκκίνησης για τους βιοφυσικούς ήταν οι πρόσφατες εξελίξεις στη φωτομετρία μάζας, η οποία μπορεί ήδη να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της μοριακής μάζας των μη επισημασμένων μορίων στο διάλυμα. Αυτό που είναι νέο στο MSPT είναι ότι η δυναμική των πρωτεϊνών που σχετίζονται με τη μεμβράνη μπορεί πλέον να εντοπιστεί στο βιολογικά εύλογο περιβάλλον τους. Σε αυτή τη διαδικασία, μεμονωμένες πρωτεΐνες αναγνωρίζονται από τη μοριακή τους μάζα χωρίς να απαιτείται επισήμανση. Τώρα μπορούμε να το εντοπίσουμε άμεσα. »Λέει ο Fredrik Steyrt, ένας από τους πρώτους συγγραφείς της έκδοσης βιολογικές μεμβράνες Ποια είναι η μάζα των μεμονωμένων πρωτεϊνών, πώς κινούνται και πώς αλληλεπιδρούν. Αυτό μας επιτρέπει να μελετήσουμε τη δυναμική των βιολογικών συστημάτων με περισσότερες λεπτομέρειες. «Η ανάλυση δυναμικών διεργασιών είναι ιδιαίτερα σημαντική στη βιολογία καθώς πολλές διεργασίες σε μια μεμβράνη είναι παροδικές.

Προσδιορισμός μάζας με διάχυση φωτός

Ποιες είναι οι αρχές στις οποίες βασίζεται η νέα μέθοδος; Όταν το φως χτυπά ένα σωματίδιο, το φως διασκορπίζεται. Η ένταση του διασκορπισμένου φωτός εξαρτάται από τη μάζα του σωματιδίου. Τα βίντεο στα οποία εμφανίζονται μεμονωμένες πρωτεΐνες στις μεμβράνες καταγράφονται απευθείας από το μικροσκόπιο. Με τη βοήθεια του λογισμικού ανάλυσης, αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να εντοπιστούν και να διασκορπιστούν σήματα, προσδιορίζοντας έτσι τη μάζα τους. Αυτό είναι προς το παρόν δυνατό για πρωτεΐνες με μοριακό βάρος τουλάχιστον 50 kDa, δηλαδή για σημαντικό μέρος όλων των γνωστών πρωτεϊνών. Ένα άλλο πλεονέκτημα της νέας μεθόδου MSPT είναι ότι οι πρωτεΐνες δεν χρειάζεται να επισημαίνονται. Η επισήμανση μπορεί να γίνει, για παράδειγμα, με την προσθήκη ετικετών φθορισμού σε μόρια. Ωστόσο, η επισήμανση ενέχει κίνδυνο για τις πρωτεΐνες που μπορεί να υποστούν βλάβη στη λειτουργία τους ή σε αυτήν φθορίζουσες ετικέτες Η λεύκανση μπορεί να γίνει κατά τη διάρκεια του πειράματος. Αντίθετα, με τη χρήση του MSPT, αποτρέπονται μεθοδολογικά προβλήματα που μπορεί να προκύψουν από την επισήμανση.

Σύστημα πρωτεΐνης MinDE

Για να καταδείξουν τις δυνατότητες της μεθόδου βιολογικών ερωτήσεων, οι βιοφυσικοί χρησιμοποίησαν ένα καθιερωμένο σύστημα από το εργαστήριο Schwille: το πρωτεϊνικό σύστημα MinDE από Escherichia coli (E. coli). Οι πρωτεΐνες MinD και MinE εμπλέκονται στην κυτταρική διαίρεση Escherichia coli. “Η μέθοδος μας επιτρέπει να χαρακτηρίσουμε ιδιότητες δυναμικών συστημάτων που δεν ήταν προηγουμένως μετρήσιμες. Αυτό μας επέτρεψε όχι μόνο να επαληθεύσουμε τα καθιερωμένα αποτελέσματα για το σύστημα Min, αλλά και να αποκτήσουμε νέες γνώσεις”, λέει η Tamara Heermann, άλλη πρώτη συγγραφέας. Χρησιμοποιώντας το MSPT, η ομάδα μπόρεσε να δείξει ότι τα σύμπλοκα των πρωτεϊνών MinD είναι μεγαλύτερα από ό, τι αρχικά πιστεύαμε. Επιπλέον, τα πειράματα παρέχουν αρχικές ιδέες ότι το MinE μπορεί να λειτουργήσει ως ένα κομμάτι σύνδεσης για τις πρωτεΐνες MinD και έτσι μπορεί να ξεκινήσει την απελευθέρωση μεμβρανών μεγαλύτερων συμπλεγμάτων.

Όπως αναφέρεται στο νέο έγγραφο στο Τρόποι της φύσηςΤο MSPT παρέχει πολύτιμες γνώσεις για τη διευκρίνιση δυναμικών διεργασιών στις βιολογικές μεμβράνες. Ωστόσο, οι ερευνητές εργάζονται συνεχώς για να βελτιώσουν περαιτέρω τη μέθοδο. Στο μέλλον, η μέθοδος θα πρέπει επίσης να εφαρμόζεται σε ολοκληρωμένες διαμεμβρανικές πρωτεΐνες και θα πρέπει να επιτρέπει την ανίχνευση μικρότερων πρωτεϊνών.


Μια νέα μορφή κυτταρικής εφοδιαστικής


περισσότερες πληροφορίες:
Tamara Hermann et al., Ανίχνευση σωματιδίων ευαίσθητων στη μάζα για να διευκρινιστεί ο κύκλος αντίδρασης MinDE που συνδέεται με τη μεμβράνη, Τρόποι της φύσης (2021). DOI: 10.1038 / s41592-021-01260-x

Εισαγωγή του
Κοινωνία Max Planck

το απόσπασμα: Molecular Scales on Biological Membranes (2021, 5 Οκτωβρίου) Ανακτήθηκε στις 5 Οκτωβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-10-molecular-scales-biological-membranes.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη αντιμετώπιση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Η Μ Rossiano συζητά την πρόσφατη διάγνωσή της για ADHD

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *