Поведение клетки так же загадочно, как перепады настроения подростка. Однако исследователи Университета Миссури стали на один шаг ближе к пониманию поведения клеток с помощью специализированного микроскопа.
Ранее для изучения клеточных мембран исследователям часто приходилось замораживать образцы. Белки в этих образцах не будут вести себя так, как в нормальной биологической среде. Теперь с помощью атомно-силового микроскопа исследователи могут наблюдать за отдельными белками в незамороженном образце - действующими в нормальной биологической среде. Этот новый инструмент наблюдения может помочь ученым лучше предсказать, как будут вести себя клетки при введении новых компонентов.
«Сейчас в клеточной биологии не хватает способности предсказывать поведение клеток», - сказал Гэвин Кинг, адъюнкт-профессор физики и астрономии в Колледже искусств и наук MU и доцент кафедры биохимии. «Мы еще не знаем всех деталей ряда биологических процессов. Например, когда лекарство вводится в клетку, оно должно пройти через мембрану, что может вызвать реакцию. Чем больше мы знаем об этом, реакции, тем лучше мы сможем создавать лекарства, воздействующие на конкретную область и, возможно, приводящие к меньшему количеству побочных эффектов».
Атомно-силовой микроскоп способен проследить трехмерную форму отдельного белка в биологических условиях (в жидкости при комнатной температуре). Он состоит из роботизированной руки с крошечной иглой, прикрепленной к одному концу. Исследователи помещают руку точно на образец, который они хотят проанализировать. Затем, очень осторожно постукивая иглой несколько раз по образцу в различных точках, в режиме реального времени создается трехмерное изображение белка.
В этом исследовании исследователи сосредоточились на визуализации последствий химической реакции, происходящей в одном конкретном белке E.coli, который отвечает за транспортировку других белков через клеточную мембрану. Для этого исследования они выбрали кишечную палочку из-за простоты ее клеток. Хотя исследователи не могли контролировать точный момент возникновения реакции, постукивающие движения силового микроскопа позволили исследователям наблюдать в режиме реального времени, как этот белок меняет свою форму в ответ на высвобождение химической энергии. Эти конформационные изменения напрямую связаны с биологической функцией белка.
«Мы можем следить только за одним белком, добавлять различные компоненты, а затем смотреть, что происходит», - сказал Кинг.«Это все равно, что снимать фильм о том, как одна молекула выполняет свою биологическую работу. Мы действительно только начинаем понимать механические детали того, как работают клетки, но по мере того, как эти инструменты становятся все более точными, они могут предоставить нам важную информацию в реальном времени». будущее."