Успешная проверка нового метода измерения размеров и сравнимости биомолекул

Международная команда ученых, включающая профессоров Торбена Кордеса и Дона К. Лэмба из LMU, профессора Клауса Зайделя из HHU в Дюссельдорфе и доктора Андерса Барта из Делфтского технического университета, провела масштабное сравнительное исследование с участием 19 лабораторий по всему миру. Целью было тестирование нового метода для точного измерения размеров и сравнимости биомолекул.

Результаты опубликованы в журнале Nature Methods.

Измерение подвижных белковых структур

Особенно хорошо для этой цели подходит метод анализа FRET на уровне одной молекулы (single-molecule FRET). Он использует феномен фёрстеровского резонансного переноса энергии (FRET), при котором энергия от возбужденного хромофора передается без излучения второй светочувствительной молекуле. Искусственное введение цветовых молекул (хромофоров) в исследуемые биомолекулы позволяет измерять чрезвычайно малые расстояния в субнанометровом диапазоне.

Однако белки, в отличие от ДНК, более разнообразны и, прежде всего, более подвижны, что значительно усложняет их анализ.

Точные и воспроизводимые результаты

Исследователям удалось адаптировать метод для подвижных белков, добившись точных и воспроизводимых результатов. Они смогли измерить не только крошечные расстояния внутри белковых комплексов, но и наблюдать структурные различия по мере изменения формы белков.

Участвующие в исследовании лаборатории смогли измерять такие структурные изменения с точностью до одного нанометра на временных масштабах менее миллисекунды. Эта удивительная точность демонстрирует, что даже динамические белковые системы можно воспроизводимо измерять с помощью FRET.

"До сих пор многие наши коллеги-структурные биологи скептически относились к тому, может ли использование FRET для анализа белков дать какие-либо воспроизводимые результаты, и к тому, как интерпретировать результаты, когда белки движутся", — говорит Торбен Кордес. — "Теперь нам удалось развеять эти сомнения. Но при этом мы также показали, насколько крошечными и быстрыми могут быть движения белков, чтобы мы могли наблюдать и количественно оценивать их с помощью FRET".

Ученые убеждены, что в инструментарий структурных биологов добавлен еще один универсальный и надежный инструмент. Они надеются, что полученные данные также повысят точность прогнозов на основе искусственного интеллекта и тем самым продвинут наше понимание динамических процессов в белках.