Ny metode til overvågning af proteinmolekyler ved hjælp af guld nanoantenner

Forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) i Tyskland har udviklet en ny metode til at observere individuelle proteiner.

Detaljeret viden om proteiners dynamik er nødvendig for at forstå de relaterede biologiske processer, der forekommer på molekylært niveau. Til dato, denne information er opnået ved at mærke proteiner med fluorescerende stoffer, men desværre ændrer dette proteinerne under undersøgelse og påvirker dermed de biologiske processer, der skal observeres.

"Vores metode tillader levende sporing af individuelle proteiner uden at skulle mærke dem først, " forklarer professor dr. Carsten Sönnichsen fra Institut for Fysisk Kemi på JGU. "Vi får nu helt ny indsigt i molekylære processer og kan se, for eksempel, hvordan tingene konstant er i bevægelse selv i den mindste skala."

Metoden udviklet af gruppen af ​​Mainz-kemikere under ledelse af Carsten Sönnichsen er baseret på brugen af ​​guldnanopartikler. Disse fungerer som glitrende nanoantenner, der, når de opdager individuelle umærkede proteiner, ændre deres frekvens lidt eller, med andre ord, deres farve. Disse små farveændringer kan observeres ved hjælp af teknikken udviklet i Mainz. "Dette er et enormt spring fremad teknologisk:Vi har formået at opnå en meget høj tidsopløsning for observation af individuelle molekyler, " siger Sönnichsen. Det er således nu muligt præcist at observere dynamikken i et proteinmolekyle ned til millisekundet.

Muligheden for at opdage individuelle proteinmolekyler åbner også helt nye horisonter. Det er således blevet praktisk muligt at spore fluktuationen af ​​proteinpopulationstætheder og observere proteinadsorptionsprocesser i realtid, blandt andet. "Vi kan se, hvordan molekyler bevæger sig, hvordan de lægger til på bestemte steder, og hvordan de folder – dette har givet os et vindue ind i den molekylære verden, " forklarer Dr. Irene Ament, medlem af Sönnichsens gruppe. Denne nye teknologi kan vise sig at være nyttig ikke kun inden for kemi, men også inden for medicin og biologi.

Arbejdet er et vigtigt element i forskningen i ikke-ligevægtsfænomener på molekylært niveau og giver dermed et solidt fundament for den planlagte Cluster of Excellence Molecularly Controlled Non-Equilibrium (MCNE), som er blevet udvalgt til at deltage i den sidste runde af Excellence-initiativet af de tyske føderale og delstatsregeringer for at fremme forskning på topniveau ved tyske universiteter. Blandt andre kilder projektet modtog økonomisk støtte i form af et ERC Starting Grant til projektet "Single metal-nanopartikler som molekylære sensorer" (SINGLESENS).