Конфокальная флуоресцентная микроскопия помогает учёным из МФТИ исследовать кристаллизацию мембранных белков

Группа биофизиков из МФТИ при участии иностранных коллег изучила кристаллизацию молекул мембранного белка бактериородопсина. Учёные показали, что большие кристаллы белка растут, «съедая» более мелкие кристаллы из небольшой области вокруг себя. Исследование опубликовано в журнале Crystal Growth&Design.

Рост кристаллов бактериородопсина в своей работе авторы наблюдали с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа ZEISS LSM 780. Чтобы убедиться, что эмиссионный сигнал принадлежит бактериородопсину, а не флуоресцирующим примесям, для регистрации был использован 34-канальный спектральный детектор ZEISS QUASAR.

На протяжении месяца учёные следили за ростом кристаллов и смотрели, как меняется распределение бактериородопсина в образце со временем. Оказалось, что сначала кристаллы образуются во всём образце достаточно равномерно, однако где-то через неделю вокруг более крупных кристаллов образуются чёткие обеднённые зоны. В этих зонах есть только совсем небольшие кристаллы, а более крупные начинают появляться только за их пределами. Получается, что крупные растущие кристаллы берут материал для роста не из раствора, а «поедают» своих более мелких собратьев, которые оказываются неподалёку.

Видно, что вокруг растущего большого кристалла (в центре) образуется обедненная зона, где нет крупных кристаллов.

Так же учёные обнаружили, что кристаллизация начинается не в случайных местах в образце, а по границам областей, по форме напоминающих пчелиные соты.

«Возможно, такая картина связана с тем, что кубическая фаза не однородна по всему образцу, а формирует небольшие домены, на границах которых кристаллизация наиболее вероятна. Судя по всему, мы смогли наблюдать эти домены, которые по неизвестной нам причине образуют такие «соты». Интересно, однако, что если мы научимся контролировать размер доменов, то возможно будет выращивать кристаллы бо́льших размеров, соответственно, получать более качественные и точные структуры белков» — комментирует Валентин Борщевский, главный автор статьи и руководитель группы микроскопии сверхвысокого разрешения лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ. 

Если приглядеться, можно заметить, что тёмные области по форме напоминают шестиугольники — такую форму, по предположению учёных, имеют области в липидной кубической фазе.

Мембранные белки — важная группа белков, представленных в любом живом организме. Они находятся на поверхности клеточных мембран (или даже пронизывают их насквозь) и выполняют множество разных функций, в основном связанных с приёмом сигналов или передачей веществ через неё (оболочка сама по себе непроницаема для многих молекул). Например, мембранные белки участвуют в передаче сигнала нервными клетками, восстанавливая их состояние после прохождения нервного импульса, или реагируют на адреналин, заставляя клетки нашего организма усерднее работать в условиях стресса.

Понимание того, как устроены мишени для лекарств (в 40% случаев - это мембранные белки из класса GPCR), в перспективе позволит удешевить и ускорить процесс поиска лекарственных молекул, действующих на них, а так же создавать селективные лекарственные формы, действующие строго избирательно на один вид рецепторов, что снизит их побочные эффекты.

В лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ установлена единственная в России система сверхвысокого разрешения ZEISS ELYRA PS.1 на базе лазерного сканирующего микроскопа ZEISS LSM 780 NLO с фемтосекундным инфракрасным лазером для мультифотонного возбуждения флуоресценции.

По материалам: https://mipt.ru/news/kristally_bakteriorodopsina_poedayut_melkikh_sobratev

 

 

11 декабря 2015
|
Автор: Confocal club
Яндекс.Метрика