Rozciąganie białek do granic wytrzymałości
W ramach finansowanego przez UE projektu FORCEPROT (Conformational dynamics of single molecules under force) analizowano, jak białka powracają do swojej oryginalnej struktury po rozciągnięciu. Stosując nowo odkrytą technikę spektroskopii pojedynczej cząstki w modzie ustalonej siły, naukowcy zbadali krajobraz swobodnej energii fałdowania poszczególnego białka. W pierwszych dwóch latach realizacji projektu FORCEPROT badacze otworzyli nowe laboratorium przy King's College w Londynie. Dostępne w nim spektrometry zdolne są do osiągnięcia siły dwóch pikoniutonów, tj. siły potrzebnej do przerwania niektórych zasadniczych wiązań w białku. Uzyskano rozdzielczość wizualną na poziomie podnanometra, miliardowej części metra. Zespół FORCEPROT wykorzystał laboratorium biologii molekularnej przy King's College, aby przeprowadzić procesy wielobiałkowej inżynierii DNA, ekspresji białka w bakteriach i oczyszczania białka. W pierwszej kolejności badacze wyprowadzali zestaw topologicznie różnych polibiałek wymaganych w celu przeprowadzenia docelowych eksperymentów. Korzystając z podejścia pojedynczej cząstki, zidentyfikowano niewłaściwie pofałdowaną konformację zawierającą domeny z dwóch poszczególnych monomerów białek. Istnieje szansa, że umożliwi to wychwycenie trajektorii błędnego fałdowania powodującego agregację białek. Naukowcy uzyskali interesujące wyniki podczas analizy efektu działania siły mechanicznej na wyniki reakcji chemicznej na poziomie pojedynczego wiązania. Badania mechanochemii pojedynczych wiązań wykazały zdumiewająco niską stabilność mechaniczną organometalicznego wiązania kowalencyjnego siarki. Na koniec badacze poszerzyli badania o analizę właściwości mechanicznych dwuwarstwowych powłok lipidowych żywych komórek. Wyniki pokazały, że podczas podziału komórek określony zestaw lipidów ma podwyższone utlenianie, co zwiększa stabilność mechaniczną błony komórkowej. Wyniki te znajdą zastosowanie w leczeniu wielu patologii, które wiążą się z błędnym fałdowaniem białek. Choroba Parkinsona, Alzheimera i formowanie się katarakt to tylko niektóre z nich.
Słowa kluczowe
Fałdowanie białek, FORCEPROT, spektroskopia w modzie ustalonej siły, agregacja białek, mechanochemia
