Stilladsmetoden gør det muligt for biokemikere at se proteiner i bemærkelsesværdige detaljer

UCLA-biokemikere har opnået en førsteplads inden for biologi:at se i nær-atomare detaljer det mindste protein nogensinde set af teknikken, hvis udvikling vandt dens skabere 2017 Nobelprisen i kemi. Den teknik, kaldet kryo-elektronmikroskopi, gør det muligt for forskere at se store biomolekyler, såsom vira, i ekstraordinære detaljer.

Indtil nu, denne metode har ikke virket med de tusindvis af meget mindre proteiner, som kan forårsage sygdomme, hvis de er defekte, der er inde i celler. Et hold ledet af Todd Yeates, en UCLA professor i kemi og biokemi, rapporterer resultater, der holder løftet om at bruge kryo-elektronmikroskopi til bedre at forstå mange vigtige proteiner. Forskningen er publiceret i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Denne nye metode burde være anvendelig bredt, " sagde Yeates, som er medlem af Institute for Genomics and Proteomics og California NanoSystems Institute ved UCLA.

Yeates' forskerhold offentliggjorde den første forskning, i 2001, inden for det videnskabelige område med at designe molekylære bure bygget af proteinmolekyler. I den nye forskning, hans team brugte "protein engineering" til at fastgøre 12 kopier af et lille protein til et terningformet molekylært bur, som blev designet af en tidligere kandidatstuderende fra Yeates'. Det lille protein, kaldet en DARPin, er for lille til at analysere ved hjælp af kryo-elektronmikroskopi alene. Men da forskerne vedhæftede kopierne til proteinburet, det lykkedes dem at se DARPin med kryo-elektronmikroskopi.

En udfordring, forskerne overvandt, var at få kopierne af proteinet til at fæstne sig på en stiv måde. Deres nye metode, som Yeates kalder "stilladser, " kan nemt modificeres til at binde til mange forskellige proteiner som et "universelt protein stillads."

"Det lille protein, vi vedhæftede, kan i sig selv bindes til andre proteiner, som derefter kan studeres ved kryo-elektronmikroskopi, " sagde Yeates, hvis forskerhold i øjeblikket arbejder på at gøre dette.

Udviklingen af ​​kryo-elektronmikroskopi gav Jacques Dubochet, Joachim Frank og Richard Henderson Nobelprisen i kemi 2017.

Hvorfor er det så vigtigt at se et protein så detaljeret?

"De sidste 50 års strukturbiologi har handlet om at forsøge at få detaljerede billeder af alle dele af cellen for at forstå dem grundigt, " sagde Yeates. "Et billede er 1 værd, 000 ord, og meget ofte, at få et første tredimensionelt billede af en komponent i cellen giver dig værdifuld indsigt - ofte overraskende og uventet - som du ikke kunne forudse. Når du ser det, du tænker tit, nu ser jeg, hvordan den gør, hvad den gør."

Mange sygdomme skyldes en mutation eller defekt i et protein. At se defekten kan give en forståelse af, hvad der forårsager sygdomme, som kan føre til nye lægemidler og behandlinger af sygdomme.