_ Videografia electronică surprinde dansul în mișcare între proteine ​​și lipide

Într-o primă demonstrație de „videografie electronică”, cercetătorii au surprins o imagine în mișcare microscopică a dansului delicat dintre proteine ​​și lipide găsite în membranele celulare. Tehnica poate fi folosită pentru a studia dinamica altor biomolecule, eliberându-se de constrângerile care au limitat microscopia la imagini statice ale moleculelor fixe, spun cercetătorii și colaboratorii de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign de la Institutul de Tehnologie din Georgia.

Cercetătorii și-au raportat tehnica și descoperirile în revista Science Advances. .

Imaginea tehnicilor de microscopie electronică la scară moleculară sau atomică, producând imagini detaliate, la scară nanometrică. Cu toate acestea, se bazează adesea pe mostre care au fost înghețate sau fixate la locul lor, lăsând oamenii de știință să încerce să deducă modul în care moleculele se mișcă și interacționează, cum ar fi încercarea de a mapa coregrafia unei secvențe de dans dintr-un singur cadru de film.

Cercetătorii au realizat videografie combinând o nouă metodă de microscopie electronică cu transmisie pe bază de apă cu modelare computațională detaliată la nivel de atom. Tehnica pe bază de apă implică încapsularea picăturilor la scară nanometrică în grafen, astfel încât acestea să poată rezista vidului în care funcționează microscopul. Compararea datelor video rezultate cu modelele moleculare, care arată cum ar trebui să se miște lucrurile pe baza legile fizicii, îi ajută pe cercetători nu numai să interpreteze, ci și să își valideze datele experimentale.

„În prezent, aceasta este într-adevăr singura mod experimental de a filma acest tip de mișcare de-a lungul timpului”, a spus John W. Smith, primul autor al lucrării, care a finalizat lucrarea în timp ce era student absolvent la Illinois. „Viața este în lichid și este în mișcare. Încercăm să ajungem la cele mai fine detalii ale acelei conexiuni într-un mod experimental.”

Pentru noul studiu – prima demonstrație publicată a videografiei electronice. tehnica — cercetătorii au examinat discuri la scară nanometrică ale membranelor lipidice și modul în care acestea au interacționat cu proteinele care se găsesc în mod normal pe suprafața sau încorporate în membranele celulare.

„Proteinele membranei se află la interfața dintre celule și între interior și exterior. al celulei, controlând ceea ce intră și iese”, a spus Smith. „Sunt ținte covârșitoare pentru medicină; sunt implicați în tot felul de procese, cum ar fi modul în care mușchii noștri se contractă, cum funcționează creierul nostru, recunoașterea imunității; și țin celulele și țesuturile împreună. Și toată complexitatea modului în care funcționează o proteină membranară vine din nu numai propria sa structură, ci și modul în care experimentează lipidele din jurul său.”

Videografia electronică a permis cercetătorilor să vadă nu numai modul în care s-a mișcat întregul ansamblu lipide-proteină, ci și dinamica fiecărei componente. Cercetătorii au descoperit că există regiuni distincte în cadrul nanodiscului și, atât mai multă fluctuație, cât și mai multă stabilitate decât se aștepta.

Deși se presupune adesea că influența mișcării unei proteine ​​​​de membrană este limitată la moleculele de lipide care o înconjoară direct, cercetătorii au observat fluctuații mai dramatice într-un interval mai mare, a spus Smith. Fluctuațiile au căpătat o formă asemănătoare unui deget, ca slime împrăștiat pe un perete. Cu toate acestea, chiar și după o mișcare atât de dramatică, nanodiscul s-ar întoarce la configurația sa normală.

„Faptul că am văzut acele domenii și l-am văzut restabilindu-se după acele procese, sugerează că interacțiunile dintre proteină și membrana are de fapt o gamă mai mare decât se crede cel mai frecvent”, a spus Smith.

Cercetătorii intenționează să-și folosească tehnica videografiei electronice pentru a studia alte tipuri de proteine ​​​​membranare și alte clase de molecule și nanomateriale.

„Am putea studia canalele ionice care se deschid și se închid pentru a regla fluxul și interacțiunile celulă la celulă folosind această platformă”, a spus Chen.

Qian Chen este, de asemenea, afiliat la departamentul de chimie, Beckman Institute for Advanced Science and Technology, Carle Illinois College of Medicine și Materials Research Laboratory din Illinois.

(Fluierul)