Ilościowe określanie mechanizmów fałdowania białka
Białka to złożone trójwymiarowe struktury formujące się z łańcuchów aminokwasów (w ich strukturze pierwotnej). Łańcuchy te fałdują się i układają, tworząc helisy (struktura wtórna), a w sposób bardziej skomplikowany, formując niezliczone konfiguracje geometryczne bezpośrednio związane z ich ostatecznymi funkcjami (struktury trzeciorzędowe i czwartorzędowe). Naukowcy są zdania, że metoda, zgodnie z którą białko uzyskuje swoją ostateczną konfigurację, zależna jest od tak zwanego krajobrazu wolnej energii. Zgodnie z teorią krajobrazu energii sekwencja pierwotna białka definiuje jego krajobraz wolnej energii, który z kolei determinuje ścieżkę fałdowania oraz częstotliwość fałdowania i rozwijania. Ścieżka do ostatecznego stanu równowagi białka (jak również właściwości samego stanu końcowego) prowadzi przez wzgórza i doliny krajobrazu energii. Spektryna to główny komponent sieci białkowej, który wyściela wewnętrzną powierzchnię czerwonych krwinek (erytrocytów) i, jak sądzą naukowcy, odpowiada za zachowanie ich kształtu (z natury cytoszkieletowego). Tworzy wiązkę trójhelisową, w której trzy różne domeny (R15, R16 i R17) zwijają się do swoich natywnych konformacji z bardzo zmienną prędkością, pomimo ich najwyraźniej identycznych struktur i właściwości. Dowody wskazują na różną "wyboistość" krajobrazu energii jako na wyjaśnienie różnej częstotliwości fałdowania – krajobrazy domen powolnego fałdowania (R16 i R17) są wyboiste, podczas gdy domenę szybkiego fałdowania R15 charakteryzuje krajobraz gładki. Dzisiejsza wiedza na temat wyboistości krajobrazu energii wywodzi się głównie z teorii i modeli obliczeniowych. Europejscy naukowcy postanowili bardziej bezpośrednio zbadać krajobraz energii tych trzech domen spektryny. Dzięki finansowaniu w ramach projektu Spectrinroughness, naukowcy wykorzystują najnowocześniejsze metody spektroskopowego obrazowania pojedynczych cząsteczek (rezonansowe przeniesienie energii pojedynczych cząsteczek w mechanizmie Förstera, smFRET, oraz spektroskopię fluorescencji korelacyjnej, FCS) w połączeniu z nowymi analizami matematycznymi do eksperymentalnego ilościowego określania wyboistości krajobrazu energii. Projekt Spectrinroughness uzyskał już pierwsze pomiary dotyczące rozwiniętego natywnego stanu określonych parametrów związanych z fałdowaniem. Dalsze badania z pewnością dostarczą nowych danych i opisów wyboistości krajobrazu energii, a także narzędzi i zastosowań związanych z technikami biofizyki na poziomie pojedynczej cząsteczki.
