Автор AZoNano 29 декабря 2020 г.

Новаторская технология высокоскоростного атомно-силового микроскопа Университета Канадзавы теперь пролила свет на структуру и динамику некоторых из самых распространенных и непостижимых молекул в жизни – внутренне неупорядоченных белков. Об исследовании сообщается в Nature Nanotechnology.

Наше понимание биологических белков не всегда коррелирует с тем, насколько они распространены или важны. Половина всех белков, молекул, которые играют неотъемлемую роль в клеточных процессах, по своей природе неупорядочены, что означает, что многие стандартные методы исследования биомолекул не работают с ними. Теперь исследователи из Университета Канадзавы в Японии показали, что их отечественная технология высокоскоростной атомно-силовой микроскопии может предоставить информацию не только о структуре этих белков, но и об их динамике.

Понимание того, как устроен белок, дает ценные ключи к разгадке его функций. Развитие кристаллографии белков в 1930-х и 1950-х годах впервые позволило увидеть несколько белковых структур, но постепенно стало очевидно, что большая часть белков не имеет единой установленной структуры, что делает их недоступными для рентгеновской кристаллографии. Поскольку они слишком тонкие для электронной микроскопии, единственными жизнеспособными альтернативами для многих из этих внутренне неупорядоченных белков (IDP) являются ядерная магнитно-резонансная томография и малоугловое рентгеновское рассеяние.

Данные, собранные с помощью этих методов, усредняются по ансамблям и поэтому не дают четких указаний об индивидуальных конформациях белков или о том, как часто они возникают. С другой стороны, атомно-силовая микроскопия способна получать биологические изображения с наноразмерным разрешением на высокой скорости, поэтому она может фиксировать динамику, а также структуры белков.

В этой последней работе исследователи из Университета Канадзавы вместе с сотрудниками из Японии, Франции и Италии применили методику к изучению нескольких ВПЛ и определили параметры, определяющие форму, размер и длину цепи участков белка, а также степенной закон, относящийся к размер белка к длине белка и количественное описание влияния поверхности слюды на размеры белка. Динамика конформаций белков, зафиксированная благодаря высокоскоростным возможностям метода, выявила глобулы, которые появляются и исчезают, а также трансформации между полностью неструктурированными и слабо сложенными конформациями в сегментах длиной до 160 аминокислот.

Исследования нуклеопротеина вируса кори, в частности, помогли идентифицировать не только форму и размеры, но и характеристики переходов порядок-беспорядок в области, ответственной за молекулярное распознавание, что позволяет вирусам идентифицировать факторы хозяина, чтобы они могли воспроизводиться. Они также могут определить более крупномасштабные структуры фосфопротеина вируса, недоступные для ядерного магнитного резонанса (который может только дать представление о расстояниях между аминокислотами, разделенными менее чем на 2 нм). Исследователи предполагают, что наблюдаемое образование определенных компактных форм может объяснить устойчивость к протеолизу – расщеплению белка.

В своем отчете о работе исследователи подчеркивают, что это, а также мощный инструмент сам по себе, " Когда все молекулярные особенности, обнаруженные с помощью HS-AFM, объединены со складчатой ​​локальной структурой, полученной с помощью ЯМР, Объединенная информация позволяет количественно определить структурные и динамические характеристики ВПЛ более реалистичным образом по сравнению с изображениями, изображенными по отдельности, как показано для PNT [measles virus phosphoprotein]. "

Источник: https://www.kanazawa-u.ac.jp/e/