Версия для слабовидящих
Эксперимент ускоряется для проверки теоретической модели Печать Email
Новости об инновациях
15.11.2013

Титин растягивали и прежде, но не настолько быстро как в новом эксперименте. Титин растягивали и прежде, но не настолько быстро как в новом эксперименте.

В 1997 году, исследователи сообщили о том, что им удалось провести механическое растяжение мономолекулярной нити белка титина, установив при этом его первичную структуру [1–3]. Расчетные модели, применяющиеся для интерпретации результатов наблюдений изменений, протекающих на молекулярном уровне, смогли смоделировать это механическое воздействие только в рамках очень сжатой временной шкалы, и, чтобы свести эксперимент и теоретическую модель воедино, французские исследователи смогли ускорить эксперимент, значительно уменьшив время, необходимое для растяжения белка [4].

Титин – рекордсмен среди белков: он является самым большим одноцепочечным (не состоящим из отдельных субъединиц) белком, а также самым и самым гибким белком. Этот белок работает как пружина в мышечных волокнах, помогая вернуть мышцу в ее расслабленное состояние после сокращения.

В 1997 году несколько исследовательских групп использовали атомно-силовую микроскопию (АСМ) или лазерный пинцет, чтобы растянуть отдельные молекулы титина или ее фрагменты до состояния, в котором некоторые из его доменов не начали разрушаться.

Проведенные эксперименты позволили определить, какое механическое воздействие надо оказать на титин, чтобы нарушить его третичную структуру, но не механизм этого развертывания. Чтобы разобраться, как полипептидная цепочка разворачивается, исследователям пришлось использовать компьютерное этого процесса.

Из-за ограничений в вычислительной мощности в то время моделирование могло охватывать периоды механического воздействия на титин, ограниченные пикосекундами. Это означает, что моделировалось гораздо более быстрое разворачивание (на несколько порядков быстрее), чем реальные эксперименты и результаты теоретического и экспериментального исследования могли не соответствовать друг другу.

Осуществив эксперимент со скоростью в 1000 раз большей, чем скорость экспериментов 1997 года, исследовательская группа Симона Шойринга (Simon Scheuring) сделала возможным осуществить сравнение результатов моделирования и эксперимента. В сравнении с обычной атомно-силовой спектроскопией, исследователи использовали кантилевер, который приблизительно в 30 раз короче (6 мкм), чем обычно используемые кантилеверы (200 мкм). Шойринг поясняет, что его исследовательская группа использовала новый образец подложки для того, чтобы минимизировать гидродинамическое сопротивление и очень быстрые электронные системы обработки эксперимента.

Германн Гауб (Hermann Gaub) из Мюнхенского университета им. Людвига Максимилиана, чья исследовательская группа была среди тех, кто доложил о механически инициированном разворачивании белка в 1997 году, одобрительно поприветствовал технический прогресс. Обращаясь к химическому мировому сообществу, Гауб отмечает, что своим докладом лаборатория Шуринга вносит заметный вклад в улучшение приборно-измерительного оборудования для одиночной молекулы и открывает дверь к лучшему пониманию биомолекулярного механизма.

Поведение молекул, наблюдаемое в высокоскоростном эксперименте и при моделировании, сильно отличаются от процессов, которые происходят с молекулами при меньших скоростях растяжения.

Шойринг делает вывод, что, по-видимому, при быстром растяжении молекула изменяет конформацию с настолько большой скоростью, что ей не хватает времени, чтобы диффундировать в пространство, потому что траектория реакции, которую задает быстрое механическое растяжение, преобладает над другими процессами, которые может испытывать белок.

Шойринг говорит, что аналогичный подход мог бы также быть полезным для фармацевтической науки при изучении взаимодействий лиганд/рецептор. Однако скептики предупреждают, что значение такой работы для практических целей представляется затруднительным, поскольку механическое воздействие, которое прилагается к белку при его быстром растяжении, намного больше механического воздействия, которые белок может испытывать в своем естественном окружении.

Литература:

[1] Science, 1997, 276, 1112 (DOI: 10.1126/science.276.5315.1112);

[2] Nature, 1997, 387, 308 (DOI: 10.1038/387308a0);

[3] Science, 1997, 276, 1109 (DOI: 10.1126/science.276.5315.1109);

[4] Science, 2013, 342, 741 (DOI: 10.1126/science.1239764).

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2013/eksperiment-uskoryaetsya-dlya-proverki-teoreticheskoi-modeli

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта