Ny billedbehandlingstilgang visualiserer, hvordan anvendelse af kraft på proteiner ændrer komplekse formationer

Introduktion:

Proteiner er essentielle byggesten i livet involveret i adskillige biologiske processer, herunder cellesignalering, enzymkatalyse og genregulering. At forstå, hvordan proteiner interagerer med hinanden og danner komplekser, er afgørende for at optrevle deres cellulære funktioner. Traditionelle teknikker til at studere proteininteraktioner giver ofte statiske snapshots af komplekser. Imidlertid mangler disse metoder ikke at fange den dynamiske natur af proteiner under kraft, hvilket kan ændre deres interaktioner betydeligt.

Forskud:

Forskere har udviklet en banebrydende billedbehandlingstilgang, der muliggør visualisering af proteinkomplekser under påført kraft. Denne teknik kombinerer højhastigheds atomkraftmikroskopi (AFM) med enkeltmolekyle fluorescensresonansenergioverførsel (smFRET). AFM giver mulighed for præcis manipulation af proteiner med kontrollerede kræfter, mens smFRET overvåger ændringer i afstanden mellem specifikke proteinsteder.

Nøglefund:

Ved at bruge denne nye tilgang har forskere opnået hidtil uset indsigt i den dynamiske adfærd af proteinkomplekser under magt:

1. Konformationsændringer: Ved at anvende kraft på individuelle proteiner i et kompleks observerede forskerne konformationelle ændringer i realtid, der modulerer proteininteraktioner. Disse ændringer blev tidligere skjult ved hjælp af traditionelle teknikker.

2. Kompleks adskillelse: Anvendelsen af ​​kraft kunne inducere adskillelse af proteinkomplekser, hvilket afslører de kritiske krafttærskler, der forstyrrer specifikke protein-protein-interaktioner.

3. Allosterisk regulering: Force-inducerede konformationelle ændringer kunne forplante sig gennem proteinkomplekset og udløse allosteriske effekter, der ændrer interaktionerne mellem fjerne proteindomæner.

4. Afsløring af skjulte interaktioner: Ved at sondere proteinkomplekser under kraft opdagede forskerne nye og forbigående protein-protein-interaktioner, der ikke var tydelige under ligevægtsforhold.

Betydning:

Evnen til at visualisere proteinkomplekser under anvendt kraft åbner nye veje til at studere proteindynamik og interaktioner i en mere fysiologisk relevant kontekst. Denne tilgang giver indsigt i, hvordan mekaniske kræfter regulerer cellulære processer, hvilket potentielt fører til udviklingen af ​​nye terapier rettet mod proteinkomplekser involveret i sygdomme.

Konklusion:

Kombinationen af ​​højhastigheds AFM og smFRET har revolutioneret studiet af proteinkomplekser ved at muliggøre visualisering af deres dynamiske adfærd under forcering. Denne nye tilgang har potentialet til at transformere vores forståelse af proteininteraktioner og cellulære processer og baner vejen for fremtidige opdagelser inden for molekylærbiologi og biofysik.