Untuk pertama kalinya, para ilmuwan menangkap tarian protein dan lemak dalam video: ScienceAlert

Tubuh kita hidup dengan aktivitas dan penuh dengan protein yang tersangkut di membran lemak atau mengambang masuk dan keluar sel berair. Para ilmuwan kini mampu, untuk pertama kalinya, menangkap gambaran tarian antara keduanya: tango cairan antara protein dan lipid saat mereka biasanya bergerak di dalam sel.

“Kami lebih dari sekadar mengambil foto individual, yang memberikan struktur namun bukan dinamisme, hingga terus merekam molekul di dalam air, dan keadaan aslinya.” Dia berkata Qian Chen, seorang ilmuwan material dan insinyur di Universitas Illinois Urbana-Champaign (UIUC), yang memimpin tim dan Menjelaskan pekerjaan mereka Seperti “pembuatan film”.

“Kita benar-benar dapat melihat bagaimana protein mengubah konformasinya dan, dalam hal ini, bagaimana struktur protein-lipid yang terbentuk sendiri berfluktuasi seiring waktu.”

Dengan mengutak-atik teknik pencitraan yang banyak digunakan yang disebut Mikroskop elektron transmisiTim Chen menangkap gambar bergerak dari protein membran “nanodisc” dalam cairan. ini Nanodisk Mereka terdiri dari protein yang tertanam dalam lapisan ganda lipid yang mirip dengan membran sel tempat mereka biasanya ditemukan.

Tim menyebut metode mereka “pencitraan video elektronik”, dan memvalidasi data video dengan membandingkannya dengan model komputer tingkat atom tentang bagaimana molekul bergerak berdasarkan hukum fisika.

Diperkirakan bahwa pergerakan protein yang terikat membran agak terbatas, karena cara lipid menahannya. Namun, para peneliti melihat bahwa interaksi antara protein dan lipid terjadi pada jarak yang jauh lebih jauh dari perkiraan sebelumnya.

Protein membran adalah penjaga gerbang sel, sensor, dan reseptor sinyal, sehingga teknologi ini dapat membawa kemajuan besar dalam pemahaman kita tentang cara kerjanya.

Dengan teknologi saat ini, protein biasanya dibekukan atau dikristalisasi sehingga tidak bergerak, merusak gambar, atau rusak oleh sinar-X atau berkas elektron yang digunakan untuk mencitrakannya. Hal ini memberikan gambaran tak bernyawa tentang protein tetap yang biasanya terlipat dan membengkok, sehingga para ilmuwan harus menyimpulkan bagaimana protein tersebut berinteraksi dengan molekul lain berdasarkan strukturnya.

Alternatifnya, beberapa teknik pencitraan menggunakan tag molekul fluoresen Lacak partikel saat mereka bergerakDaripada melihat proteinnya secara langsung.

Dalam hal ini, para peneliti menempatkan setetes air di dalam dua lembar graphene tipis untuk melindunginya dari ruang hampa mikroskop elektron. Di dalam tetesan air terdapat nanodisc berisi protein dan lipid tak berlabel, yang kemudian disaksikan oleh tim “menari” bersama seperti yang mereka lakukan di lingkungan perairan alaminya.

border-frame=”0″allow=”accelerometer; putar otomatis; tulis ke papan klip; media terenkripsi; giroskop; gambar-dalam-gambar; berbagi web” Referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin”allowfullscreen>

Ilmuwan material Anda mungkin mencoba Setidaknya selama sepuluh tahun untuk menggambarkan aktivitas molekul biologis dalam cairan, tetapi mereka tidak dapat mengamati dengan jelas dinamika protein yang sedang berlangsung.

Melalui beberapa modifikasi halus pada pendekatan ini, Chen dan rekan-rekannya menggambarkan kumpulan protein dan lipid mereka secara real time, dalam hitungan menit, bukan mikrodetik. Yang penting, mereka memperlambat laju penetrasi elektron ke dalam sampel dan bekerja pada perancah graphene, sehingga berhasil menggambarkan aksi kompleks lipoprotein.

“Saat ini, ini adalah satu-satunya cara eksperimental untuk menangkap pergerakan semacam ini dari waktu ke waktu.” Dia berkata John Smith, seorang mahasiswa pascasarjana teknik material di UIUC, adalah penulis pertama makalah ini.

“Hidup itu cair, ia sedang bergerak. Kami mencoba untuk mendapatkan detail yang lebih baik dari hubungan ini dengan cara yang eksperimental.”

Adapun upaya lainnya, teknik pencitraan yang lebih baik mengungkap rincian menakjubkan tentang semua jenis peristiwa mikroskopis – mulai dari mengamati bagaimana kulit terluar virus terbentuk hingga mengenali protein yang terurai menjadi gumpalan pada penyakit seperti Alzheimer.

Tambahkan kecerdasan buatan ke dalamnya, memprediksi bentuk 3D dari hampir setiap protein yang diketahui sains, dan tampaknya era baru penelitian biologi telah terbuka.

Penelitian ini dipublikasikan di Kemajuan ilmu pengetahuan.