Новая технология позволяет изучать поведение и изменения одного белка с течением времени

Ученые разработали новую технологию, которая позволила выделить и изучить, как ведет себя и изменяется со временем один белок - в 10 000 раз тоньше человеческого волоса.

Команда Ноттингемского университета Трент утверждает, что эта работа - первая в своем роде - позволяет им увидеть, как белок ведет себя в естественной среде, и что она может помочь лучше понять белки, связанные с болезнями, и то, как они могут реагировать на определенные методы лечения.

Исследование включает в себя использование света очень высокой концентрации, который, когда луч проходит через специально разработанную наноструктуру, генерирует необходимое количество силы, чтобы захватить и удержать один белок в жидкости, не повредив его.

Технология способна определять, как рассеивается свет, и исследователи могут анализировать эти уникальные данные, чтобы узнать, как ведет себя белок в режиме реального времени.

Белок изучается в его естественной жидкой среде, так как технология команды может имитировать организм, изменяя такие факторы, как концентрация соли, pH или уровень кислорода.

В качестве доказательства концепции исследователи изучили ферритин, белок в крови, который накапливает и высвобождает железо для предотвращения заболеваний, связанных с дисрегуляцией железа, таких как анемия.

В ходе исследования они смогли отличить ферритин с железом от ферритина без железа - так как данные показали различия в их весе и движении - и даже момент, когда ферритин без железа начал захватывать и хранить железо.

Они говорят, что исследование углубило понимание механизма поглощения железа белками ферритина, что может привести к созданию новых терапевтических средств для лечения заболеваний, связанных с железом.

До сих пор в исследованиях ферритина использовались только ансамблевые измерения для количественной оценки характеристик большого числа белков, что дает ограниченную информацию об их структурных изменениях.

Исследователи утверждают, что поскольку изменения белков происходят до появления симптомов болезни, их работа может позволить выявлять и лечить целый ряд заболеваний гораздо раньше.

"Чтобы иметь возможность видеть вещи, выходящие за пределы вашего зрения, сначала нужна правильная технология. Наша наноструктура позволяет нам наблюдать за белками в наномасштабе", - говорит ведущий исследователь доктор Куйфэн Инг из Школы науки и технологий Университета Ноттингем Трент.

Она сказала: "Эта техника позволяет нам изучать поведение одного живого белка с помощью пучка света высокой интенсивности, чтобы поймать, удержать и изучить его в его собственной среде. Обычно необходимо изучать множество белков вместе, чтобы увидеть, как реагирует группа.

"Многие белки связаны с заболеваниями; если мы сможем увидеть корень проблемы, то потенциально сможем лечить их лучше и раньше".

Арман Юсефи, кандидат наук в Ноттингемском университете Трент и первый автор исследования, сказал: "Рассеянный свет дает нам уникальный отпечаток пальца, показывающий, как ведет себя белок. Что касается ферритина, мы наблюдали жесткое и расслабленное состояние белка с железом и без него, и даже процесс сбора и хранения железа из окружающей среды".

Эта технология и техника дают нам возможность выявлять изменения белков в связи с возникновением и развитием заболеваний. Мы можем изучить множество белков и посмотреть, как они реагируют на различные препараты. В будущем этот прорыв может сыграть ключевую роль в улучшении показателей выживаемости и снижении расходов на здравоохранение. Ранее не существовало инструмента, позволяющего изучать белки таким образом, не разрушая их".

Мохсен Рахмани, профессор инженерного факультета NTU и стипендиат Вольфсона Королевского общества

Исследование, в котором также участвовали Ноттингемский университет и Институт Адольфа Меркле при Фрибургском университете в Швейцарии, опубликовано в журнале Nano Letters.

https://www.news-medical.net/news/20230508/New-technology-allows-to-study-how-a-single-protein-behaves-and-changes-over-time.aspx