Η νέα προσέγγιση απεικόνισης απεικονίζει τον τρόπο με τον οποίο η εφαρμογή δύναμης σε πρωτεΐνες μεταβάλλει τους σχηματισμούς συμπλέγματος
Εισαγωγή:
Οι πρωτεΐνες είναι βασικά δομικά στοιχεία ζωής που εμπλέκονται σε πολυάριθμες βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρικής σηματοδότησης, της κατάλυσης ενζύμων και της ρύθμισης των γονιδίων. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και σχηματίζουν σύμπλοκα είναι ζωτικής σημασίας για την εξάπλωση των κυτταρικών λειτουργιών τους. Οι παραδοσιακές τεχνικές για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών παρέχουν συχνά στατικά στιγμιότυπα συμπλοκών. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι υπολείπονται της καταγραφής της δυναμικής φύσης των πρωτεϊνών υπό δύναμη, η οποία μπορεί να μεταβάλει σημαντικά τις αλληλεπιδράσεις τους.
Προώθηση:
Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια πρωτοποριακή προσέγγιση απεικόνισης που επιτρέπει την απεικόνιση των πρωτεϊνικών συμπλοκών υπό εφαρμοσμένη δύναμη. Αυτή η τεχνική συνδυάζει μικροσκοπία ατομικής δύναμης υψηλής ταχύτητας (AFM) με μεταφορά ενέργειας συντονισμού φθορισμού μονού μορίου (SMFRET). Το AFM επιτρέπει τον ακριβή χειρισμό πρωτεϊνών με ελεγχόμενες δυνάμεις, ενώ το SMFRET παρακολουθεί τις αλλαγές στην απόσταση μεταξύ συγκεκριμένων θέσεων πρωτεϊνών.
Βασικά ευρήματα:
Χρησιμοποιώντας αυτή τη νέα προσέγγιση, οι ερευνητές έχουν αποκτήσει πρωτοφανείς ιδέες για τη δυναμική συμπεριφορά των συμπλοκών πρωτεϊνών υπό τη βία:
1. Αλλαγές διαμόρφωσης: Με την εφαρμογή δύναμης σε μεμονωμένες πρωτεΐνες μέσα σε ένα σύμπλεγμα, οι ερευνητές παρατήρησαν αλλαγές διαμόρφωσης σε πραγματικό χρόνο που ρυθμίζουν τις αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών. Αυτές οι αλλαγές ήταν προηγουμένως κρυμμένες χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τεχνικές.
2. Σύνθετη αποσυναρμολόγηση: Η εφαρμογή της δύναμης θα μπορούσε να προκαλέσει την αποσυναρμολόγηση των συμπλοκών πρωτεϊνών, αποκαλύπτοντας τα κατώτατα όρια της κρίσιμης δύναμης που διαταράσσουν συγκεκριμένες αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης.
3. Allosteric Ρύθμιση: Οι μεταβολές διαμόρφωσης που προκαλούνται από τη δύναμη θα μπορούσαν να διαδοθούν μέσω του συμπλέγματος πρωτεϊνών, ενεργοποιώντας τις αλλοστερικές επιδράσεις που μεταβάλλουν τις αλληλεπιδράσεις των απομακρυσμένων πρωτεϊνικών περιοχών.
4. αποκαλυπτικές κρυμμένες αλληλεπιδράσεις: Με την ανίχνευση συμπλοκών πρωτεϊνών υπό δύναμη, οι ερευνητές ανακάλυψαν νέες και μεταβατικές αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης που δεν ήταν εμφανείς υπό συνθήκες ισορροπίας.
Σημασία:
Η ικανότητα απεικόνισης των συμπλοκών πρωτεϊνών κάτω από την εφαρμοζόμενη δύναμη ανοίγει νέες οδούς για τη μελέτη της δυναμικής και των αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών σε ένα πιο φυσιολογικά σχετικό πλαίσιο. Αυτή η προσέγγιση παρέχει πληροφορίες για το πώς οι μηχανικές δυνάμεις ρυθμίζουν τις κυτταρικές διεργασίες, ενδεχομένως οδηγώντας στην ανάπτυξη νέων θεραπειών που στοχεύουν τα πρωτεϊνικά σύμπλοκα που εμπλέκονται σε ασθένειες.
Συμπέρασμα:
Ο συνδυασμός των υψηλής ταχύτητας AFM και SMFRET έχει φέρει επανάσταση στη μελέτη των πρωτεϊνικών συμπλοκών, επιτρέποντας την απεικόνιση της δυναμικής τους συμπεριφοράς υπό τη δύναμη. Αυτή η νέα προσέγγιση έχει τη δυνατότητα να μετατρέψει την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων πρωτεϊνών και των κυτταρικών διεργασιών και ανοίγει το δρόμο για μελλοντικές ανακαλύψεις στον τομέα της μοριακής βιολογίας και της βιοφυσικής.
