211service.com
Prostszy sposób na szpiegowanie nieuczciwych molekuł
Poszczególne białka odgrywają kluczową rolę w rozwoju wielu chorób, w tym choroby Alzheimera, Parkinsona i Huntingtona. Szereg nowych technik obrazowania może ujawnić zachowanie pojedynczych biomolekuł, ale te podejścia są trudne i kosztowne. Teraz nowa technika, opracowana na Uniwersytecie Harvarda, może zapewnić tańszy i prostszy sposób mierzenia i śledzenia molekuł podczas swobodnego przemieszczania się w roztworze.
Cząsteczki śledzące: Zestaw CLIC składa się z wypukłej soczewki na wierzchu kawałka szkła pokrytego roztworem białka (różowy). Optyczny mikroskop fluorescencyjny i kamery śledzą pojedyncze cząsteczki.
Białka są małe – średnio około dwóch nanometrów – i przemieszczają się szybko, co utrudnia ich śledzenie pod mikroskopem. Popularnym sposobem obserwowania interakcji między dwoma białkami jest przywiązanie jednego do powierzchni i czekanie, aż pojawi się kolejna cząsteczka i zacznie oddziaływać. Problem z takim podejściem wyjaśnia Adam Cohen , adiunkt chemii na Uniwersytecie Harvarda i zdobywca nagrody TR35 w 2007 r., mówi, że białka zachowują się inaczej, gdy są przyczepione do powierzchni, ponieważ mają mniejszą swobodę poruszania się.
Laboratorium Cohena przystosowało zwykły mikroskop fluorescencyjny, aby uprościć obrazowanie pojedynczych cząsteczek. Nowa technika, zwana Zamknięcie wypukłe wywołane soczewką (CLIC) ściska molekuły między płaską taflą szkła a wygiętą taflą, dzięki czemu są one ograniczone, ale nie przywiązane. Chociaż istnieją inne sposoby unieruchamiania pojedynczych cząsteczek, zazwyczaj wymagają one specjalistycznych urządzeń, które mogą być skomplikowane lub drogie.
Jedna z badaczek podoktoranckich Cohena, Sabrina Leslie, zmodyfikowała zwykły mikroskop fluorescencyjny za pomocą układu mechanicznego. Soczewka wypukła dotyka środka płaskiego kawałka szkła pokrytego roztworem zawierającym białko. Zakrzywiona powierzchnia soczewki jest skierowana w dół. Białka dyfundują przez roztwór, ale ich rozmiar ogranicza odległość, jaką mogą przebyć w kierunku środka, gdzie przestrzeń między płaskim szkłem a zakrzywionym szkłem staje się mniejsza. Jak daleko mogą podróżować białka, pozwala naukowcom obliczyć wielkość każdego białka.
Soczewka kontroluje również głębokość roztworu. Zapobiega to nakładaniu się na siebie warstw białek, jak to zwykle ma miejsce. Konfiguracja ułatwia również dłuższe obserwowanie poszczególnych białek, ponieważ są one zamknięte między płaskim szkłem a soczewką.
To cudownie proste, nowatorskie podejście, mówi Julio Fernandez , profesor badań biologicznych na Uniwersytecie Columbia, którego laboratorium bada dynamikę białek. Mówi, że obserwowanie cząsteczek przez bardzo długi czas w wysokiej rozdzielczości da naukowcom wystarczająco dużo czasu, aby zobaczyć, jak zachowują się pojedyncze białka. Dużo lepiej jest obserwować coś z niezmienioną dynamiką – mówi.
Nowa technika może pomóc naukowcom zrozumieć, na przykład, w jaki sposób pojedyncze białko przyczynia się do tworzenia płytek amyloidowych – splotów białek znajdujących się między komórkami nerwowymi w chorobie Alzheimera. Powinno to poszerzyć zakres możliwych eksperymentów, mówi Cohen.
Kolejną zaletą konfiguracji CLIC jest to, że jest tani. Mikroskopy zaprojektowane do obrazowania pojedynczych białek kosztują około 100 000 dolarów. Z CLIC można zrobić więcej, a kosztowałoby to kilkaset dolarów, mówi Fernández. Nie wymaga żadnego konkretnego oprogramowania ani drogiego sprzętu, mówi, dodając, że planuje wypróbować tę technikę we własnym laboratorium.
Fernández podkreśla, że potrzeba czasu i eksperymentów, aby potwierdzić użyteczność tej techniki, ale uważa, że wygląda to bardziej niż obiecująco.