En kraftfuld ny teknik gør det muligt for forskere at studere, hvordan proteiner ændrer form inde i celler

Introduktion:

Proteiner er essentielle molekyler, der spiller en afgørende rolle i forskellige biologiske processer i celler. Deres form og fleksibilitet er afgørende for deres funktion, og forståelse af, hvordan proteiner ændrer form inde i celler, kan give værdifuld indsigt i cellulære mekanismer og sygdomsudvikling. At studere proteindynamik i realtid har imidlertid været en betydelig udfordring for forskere. For nylig har forskere udviklet en kraftfuld ny teknik, der giver mulighed for detaljeret undersøgelse af proteinkonformationelle ændringer i levende celler.

Teknikken:Superopløsningsmikroskopi med fotoaktiverbare prober

Teknikken kombinerer superopløsningsmikroskopi med fotoaktiverbare prober for at visualisere og spore proteiners formudsving med hidtil uset opløsning. Superopløsningsmikroskopiteknikker, såsom fotoaktiveret lokaliseringsmikroskopi (PALM) og stokastisk optisk rekonstruktionsmikroskopi (STORM), muliggør visualisering af cellulære strukturer med opløsning i nanoskala, der langt overgår begrænsningerne ved konventionel optisk mikroskopi.

Fotoaktiverbare prober er molekyler, der kan aktiveres af lys til at udsende fluorescens. Ved at inkorporere fotoaktiverbare prober i proteiner af interesse kan forskere selektivt mærke og spore specifikke proteiner i levende celler. Kombineret med superopløsningsmikroskopi giver denne tilgang forskerne mulighed for at visualisere og registrere proteinkonformationelle ændringer i realtid med rumlig og tidsmæssig præcision.

Applikationer og indsigt:

Den nye teknik har åbnet spændende muligheder for at studere proteindynamik og har allerede givet værdifuld indsigt i forskellige cellulære processer. Her er et par eksempler på dets applikationer:

1. Proteinfoldning og konformationsændringer:

Ved at mærke individuelle proteinmolekyler kan forskere direkte observere, hvordan proteiner foldes ind i deres funktionelle former og gennemgår dynamiske konformationelle ændringer. Denne information er afgørende for at forstå proteinfunktion og dysfunktion, især i forbindelse med sygdomme som proteinfejlfoldningsforstyrrelser.

2. Protein-Protein-interaktioner:

Teknikken tillader påvisning og visualisering af protein-protein-interaktioner i levende celler. Ved at mærke forskellige proteiner med fotoaktiverbare prober kan forskerne overvåge deres interaktioner, nærhed og dynamik, hvilket giver indsigt i dannelsen af ​​proteinkomplekser og signalveje.

3. Membranproteinundersøgelser:

Membranproteiner er udfordrende at studere på grund af deres hydrofobe natur. Den nye teknik muliggør visualisering og sporing af membranproteindynamik og kaster lys over deres konformationelle ændringer involveret i cellulære processer som iontransport, signalering og membranhandel.

4. Cellulære processer i realtid:

Evnen til at observere proteinkonformationelle ændringer i realtid har gjort det muligt for forskere at studere cellulære processer med hidtil usete detaljer. For eksempel kan forskere nu visualisere og spore proteindynamik under celledeling, cellesignalering og andre fundamentale biologiske begivenheder.

Konklusion:

Udviklingen af ​​en kraftfuld ny teknik, der kombinerer superopløsningsmikroskopi med fotoaktiverbare prober, har revolutioneret studiet af proteindynamik i levende celler. Ved at visualisere og spore proteinkonformationelle ændringer på nanoskala og i realtid kan forskerne få dybtgående indsigt i de molekylære mekanismer, der ligger til grund for cellulære processer. Denne teknik har et stort løfte om at fremme vores forståelse af proteinfunktion, cellulær biologi og sygdomsudvikling, hvilket baner vejen for opdagelsen af ​​nye terapeutiske mål og indgreb.