Бактериальный белок служит сенсором

Немецко-французская группа под руководством профессора Яна К. Берендса и доктора Герхарда Баакена из Университета Фрайбурга и доктора Абдельгани Ухаледа из Университетов Эври и Сержи-Понтуаз разработала метод, способный точно измерять размер отдельных молекул. Для этого исследователи использовали белок аэролизин из бактерии Aeromonas hydrophila вместо ранее применявшегося для этой цели белка альфа-гемолизина из бактерии Staphylococcus aureus.

Метод остался неизменным: белок формирует пору в искусственной клеточной мембране. Исследователи вводят молекулу, размер которой хотят измерить, в эту пору, пропуская через неё ионный ток. Молекула частично блокирует этот ток — подобно тому, как объект, освещённый прожектором, отбрасывает тень. Оставшийся ионный ток, прошедший через пору, затем можно использовать для измерения молекулы. «Новая пора гораздо лучше подходит для определения всего диапазона размеров молекул», — говорит Берендс.

Результаты опубликованы в журнале ACS Nano.

Ключевое преимущество нового метода в том, что полимеры — цепные молекулы, состоящие из повторяющихся элементов — остаются в новой поре гораздо дольше миллисекунды, тогда как в гемолизиновой поре они задерживаются менее чем на миллисекунду. Метод позволяет учёным определять разницу в размере между двумя молекулами, которые отличаются лишь одним звеном цепи.

Полимеры, такие как водорастворимый, нетоксичный и неаллергенный полиэтиленгликоль, имеют широкий спектр применений в медицине и биотехнологии. Например, они могут повышать стабильность лекарственных средств. Для этого необходима точная информация о том, насколько велики звенья цепи в молекуле и как они распределены. Усовершенствованный метод способен предоставить эту информацию — даже в случае коротких цепей, размер которых было почти невозможно различить с помощью ранее использовавшейся поры. «Техническая осуществимость этого метода для определения размера водорастворимых полимеров теперь находится в пределах досягаемости», — отмечает Берендс.

Исследование финансировалось международной исследовательской учебной группой Soft Matter Science Университета Фрайбурга и компанией Ionera Techologies GmbH, дочерним предприятием университета. Основной автор Герхард Баакен также является CEO Ionera. Ян К. Берендс возглавляет рабочую группу по мембранной физиологии и технологиям в Институте физиологии Медицинского факультета Университета Фрайбурга.