Новый метод расширяет возможности изучения движений белков

Исследователи из Университета Умео и лаборатории MAX IV в Лунде разработали новый способ изучения движений белков. Метод позволяет проводить значительно больше экспериментов, чем раньше, и узнавать больше о жизненно важных процессах в клетках человека, животных и растений. Работа опубликована в журнале Structure.

Белки должны двигаться, чтобы выполнять свои биологические задачи в клетке. Такие движения называются динамикой белков и закодированы в аминокислотной последовательности белка в ходе эволюции. Поскольку динамика белков контролирует такие важные процессы, как фотосинтез, нервные импульсы и преобразование энергии, многие исследовательские группы занимаются разработкой методов изучения этих структурных изменений на молекулярном уровне.

Один из способов — использование рентгеновского излучения от синхротрона. Проблема в том, что в мире существует лишь несколько синхротронных станций, специализирующихся на исследованиях с временным разрешением, что сильно ограничивает доступ учёных.

Исследовательская группа Магнуса Андерссона из Университета Умео совместно с командой лаборатории MAX IV под руководством Томаса Пливелика разработала метод, который вместо этого сочетает быстрые рентгеновские детекторы с косвенной лазерной активацией. Это позволяет проводить эксперименты с временным разрешением на большем числе синхротронных станций, включая MAX IV в Швеции.

"Наш эксперимент имеет большой потенциал, чтобы проложить путь для серии интересных исследований динамики белков на синхротроне MAX IV. Например, мы хотели бы изучить, как липиды в клеточной мембране влияют на динамику транспортных белков, которые регулируют стресс у растений, а также на насосный цикл сердца", — говорит Андерссон, доцент кафедры химии.

Исследователи использовали рентгеновские детекторы, способные регистрировать излучение в микро- и миллисекундном диапазоне, вместо специализированных синхротронных станций. Их сочетали с косвенной лазерной активацией АТФ-зависимого белка аденилаткиназы.

Реакцию удалось отслеживать в течение 50 миллисекунд с минимальным негативным воздействием рентгеновского излучения, которое обычно может разрушать биологический материал. Для активации использовали неактивную форму АТФ — так называемое "заключённое в клетку" соединение, которое высвобождает АТФ при попадании лазера на образец. Этот метод позволяет изучать динамику большого числа белков.

"Важный аспект заключается в том, что этот проект связывает исследования на севере Швеции с национальной инфраструктурой на юге страны, что укрепляет наше исследовательское сотрудничество и позволяет добиться дальнейшего прогресса в этой области", — отмечает Андерссон.