14 декабря 2019, суббота, 11:23
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

18 октября 2016, 18:39

Два лазерных луча исследуют микрокристаллы белков

Схематичное изображение установки CARS
Схематичное изображение установки CARS
МФТИ

Ученые из МФТИ и Объединенного института ядерных исследований увеличили точность обнаружения ценных кристаллов белков, размер которых ограничен парой микрон. Именно такие кристаллы используются сейчас для изучения структуры мембранных белков, знание которой очень важно для фармацевтических исследований. О результатах работы сообщается в пресс-релизе Московского физико-технического института.

Мембранные белки переносят вещества, энергию и сигналы непосредственно внутрь клеток, позволяя им «общаться». Мембранные белки-рецепторы – самые популярные мишени для лекарств. Активируя или деактивируя рецепторы, правильно подобранные препараты могут регулировать физиологические процессы, которые были нарушены во время болезни. Знание структуры белка во много раз удешевляет и ускоряет поиск лекарств. Обычно ее изучают методом рентгеновской дифракции, для которого необходимо вырастить большой однородный кристалл белка. Но получить кристалл мембранного белка очень сложно.

Сейчас для изучения мембранных белков применяют рентгеновские лазеры на свободных электронах. Их мощности достаточно, чтобы использовать совсем небольшие кристаллы. Но выращивая такие кристаллы, сложно понять, какого качества они выросли и выросли ли вообще. Для предварительной проверки качества применяется техника SONICC, основанная на наложении изображений, полученных методами SHG (который способен «видеть» упорядоченные кристаллы сквозь неупорядоченную среду, где они растут) и UV-TPEF (особый вид микроскопии, который показывает только специальные аминокислоты, которые входят в состав молекулы белка). Точности этого метода, однако, зачастую оказывается недостаточно для детекции кристаллов размером около микрона. Ученым из МФТИ и ОИЯИ удалось превзойти метод SONICC (точнее, его принципиального компонента SHG), показав при этом чувствительность к тонким особенностям структуры белка.

Схематичное изображение установки CARS. Два лазерных луча (лазер 1 и лазер 2) скрещиваются на образце. Сигнал, полученный от высвеченной области, проходит через множество фильтров (в том числе поляризатор) и идёт на детектор. Дальнейшая обработка позволяет сказать, есть в данной области белковый кристалл или нет. Илл.: МФТИ

Ученые применили метод P-CARS – особый вид спектроскопии. Для применения метода требуется два лазера, лучи которых скрещивают на образце с белковым кристаллом. Полученный сигнал фильтруется оптической системой, позволяя отличить области с белковым кристаллом от небелкового окружения. Сканируя отдельные точки образца по очереди, исследователи получают трехмерную картинку кристалла.

«Научному сообществу широко известна CARS-микроскопия, применяемая в основном для визуализации процессов, происходящих в клетке. Метод CARS также можно настроить для того, чтобы детектировать специфичные только для белков химические связи, получая возможность видеть «сквозь» среду, в которой растут кристаллы. Мы использовали метод на модельных белках бактериородопсине (мембранный белок) и лизоциме (водорастворимый белок)», – пояснил Алексей Власов, сотрудник Лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ.

Преимущество метода CARS перед SHG (основным компонентом SONICC): кристаллы лизоцима размером около 1 микрона легко заметны при использовании CARS (справа), однако не видны при применении SHG (слева). Фото: МФТИ

Оказалось, что в случае кристаллов бактериородопсина можно заранее заметить распространенный дефект кристалла, так называемое двойникование, что невозможно при использовании SHG. Двойникование часто не позволяет узнать структуру белка с достаточной точностью, усложняя поиск лекарств, однако заметить этот дефект для микроскопических кристаллов до сих пор можно было только после проведения дорогостоящих рентгеновских исследований. Метод CARS позволяет обнаружить его быстрее и проще. На примере кристаллов лизоцима ученые показали существенное преимущество метода CARS, продемонстрировав, что в некоторых случаях он может видеть кристаллы, которые не может заметить SONICC.

Работа опубликована в престижном журнале Journal of American Chemical Society.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп защита растений информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.