Обнаружение собственной флуоресценции одиночного природного белка с помощью ультрафиолетовых оптических антенн
Одна из главных целей молекулярной биологии — наблюдать за работой одиночных белков в их нативном состоянии. Однако основной современный подход — флуоресцентная микроскопия одиночных молекул — требует введения внешних флуоресцентных меток, что может серьезно влиять на результаты экспериментов.
Альтернативой является работа в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, чтобы использовать собственную автофлуоресценцию, естественно присущую большинству белков. Проблема в том, что белки на порядки тусклее обычных флуоресцентных красителей, поэтому детектирование одиночных белков в УФ-диапазоне до сих пор оставалось сложной задачей.
В недавней публикации в Nature Communications исследователи из Института Френеля представили новую платформу на основе оптической рупорной антенны для безындикаторного детектирования одиночных белков в УФ-диапазоне с беспрецедентным разрешением и чувствительностью.
Подход объединяет:
- Конический рупорный отражатель для сбора флуоресценции под сверхбольшими углами.
- Металлическую наноапертуру для усиления флуоресценции и подавления фонового сигнала.
Экспериментально продемонстрировано:
- Детектирование УФ-автофлуоресценции от иммобилизованных и диффундирующих одиночных белков в реальном времени.
- Мониторинг разворачивания и диссоциации широко используемого белка при денатурации с разрешением на уровне одиночной молекулы.
Важно: все эксперименты проведены на безындикаторных белках в физиологических условиях, что уникально для данной научной области.
Оптические рупорные антенны открывают новую форму спектроскопии, позволяющую исследовать одиночные белки в их нативном состоянии и в реальном времени. Эта работа представляет собой шаг к созданию биохимических анализов с разрешением на уровне одиночной безындикаторной молекулы, а также ярких оптических наноисточников.