Открытие поможет в изучении биологических структур и молекул

Исследователи из США и Испании обнаружили, что инструмент, широко используемый для наноразмерной визуализации, работает иначе в водных средах. Это шаг к более эффективному использованию прибора для изучения биологических молекул и структур.

Учёные продемонстрировали новое понимание работы атомно-силового микроскопа в воде, показав детальные свойства бактериальной мембраны и вируса Phi29.

Атомно-силовый микроскоп использует крошечный вибрирующий зонд для получения информации о материалах и поверхностях в нанометровом масштабе. Поскольку прибор позволяет "видеть" объекты гораздо меньшие, чем с помощью световых микроскопов, он идеально подходит для изучения молекул, клеточных мембран и других биологических структур.

Однако исследователи обнаружили, что в некоторых аспектах поведение вибрирующего острия зонда в воде противоположно его поведению в воздухе.

Результаты, подробно описанные в статье, опубликованной онлайн на прошлой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, связаны с тонкими различиями в вибрации зонда прибора. Разница в колебаниях между остриём и основанием зонда называется "фазовым контрастом".

Хотя эти различия в фазовом контрасте раскрывают информацию о составе изучаемого материала, данные не могут быть правильно интерпретированы, если исследователи не понимают, как именно фаза меняется в воде и в воздухе.

Если прибор работает в воздухе, фаза острия слегка отстаёт при взаимодействии с вязким материалом и немного опережает при сканировании твёрдой поверхности. Теперь исследователи выяснили, что в воде зонд работает противоположным образом: он отстаёт при прохождении над твёрдым объектом и опережает при сканировании гелеобразной поверхности биологической мембраны.

Испытания показали различные свойства внутренней и внешней сторон мембраны, детали решётчатой белковой структуры мембраны, а также различные свойства похожей на баллон головки, жёсткого воротника и полого хвоста вируса Phi29 (бактериофага).

"Результаты показывают, что фазовый контраст в жидкостях можно использовать для быстрого выявления внутренних вариаций локальной жёсткости с молекулярным разрешением, например, демонстрируя, что головка и воротник отдельной вирусной частицы имеют разную жёсткость".