Старые методы вновь доказывают свою ценность для изучения белков
Новый взгляд на старый метод в биохимии белков показал, что его следует вернуть в арсенал спектроскопии.
Десятилетиями учёные использовали спектроскопию ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для исследования молекулярных движений белков в различных временных масштабах. Этот метод раскрывал детали ферментативных реакций, сворачивания белков и других биологических процессов на атомном уровне.
Обычно спектроскописты измеряют вращение ЯМР-активных атомов в белковом каркасе с облучением протонами и без него, чтобы вычислить отношение, известное как стационарный ядерный эффект Оверхаузера (NOE). Однако так делали не всегда.
До того как стационарные NOE-эксперименты стали нормой в биологических исследованиях, учёные часто проводили больше измерений в ходе эксперимента с облучением. Этот метод, названный "динамическим" NOE, может казаться сложнее, но, по словам аспирантки Владлены Харченко, он не более трудоёмок, чем стационарный NOE, при этом предоставляя дополнительную информацию о гибкости белка и будучи гораздо точнее для регистрации минимальных биологических движений в белках.
«Он работает для белков и делает изучение их динамики ещё более точным», — говорит Харченко из лаборатории Лукаша Яремко в KAUST. — «Наше послание биологам-спектроскопистам ЯМР простое: "Не бойтесь динамического NOE"».
Чтобы доказать ценность метода, Харченко, Яремко и их команда провели серию ЯМР-экспериментов на убиквитине — глобулярном белке, регулирующем множество процессов внутри клетки. Совместно с Мариушем Яремко (также из KAUST) и коллегами из Польши исследователи собрали измерения как стационарного, так и динамического NOE и показали, что динамический подход всегда предпочтительнее — за исключением нескольких специфических условий, например, при ограниченном доступе к прибору или очень быстрой деградации белков.
Примечательно, что стационарный подход оказался особенно подвержен ошибкам в областях белка убиквитина, которые были гибкими и склонными к движению. Динамическая методика, в сравнении, не давала таких вводящих в заблуждение результатов.
В свете своих открытий команда KAUST надеется, что другие учёные, интересующиеся механикой белков на атомном уровне, начнут применять или, по крайней мере, пересмотрят динамические методы ЯМР. Харченко говорит, что иногда «стоит стряхнуть пыль с забытых методов и проверить, подходят ли они для новых возникающих вопросов и систем, представляющих исследовательский интерес».