在自然环境中创建独特的蛋白质模型

工业科技资讯 2019-07-03 12:05:19 128

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出一种独特的蛋白质研究方法,可以为药物研究打开新的大门。通过捕获由玻璃制成的纳米胶囊中的蛋白质,研究人员已经能够在自然环境中创建独特的蛋白质模型。结果发表在科学杂志“ Small”上。

蛋白质是寻找目标并执行细胞生存和功能所必需的许多不同任务。这使得它们对于新药的开发很有意义 - 特别是那些位于细胞膜中的蛋白质,并决定哪些分子可以进入细胞,哪些不是。这意味着了解这些蛋白质的工作原理是开发更先进药物的重要挑战。但这并非易事 - 这种蛋白质非常复杂。今天,几种不同的方法用于成像蛋白质,但没有一种方法能够完全解决在自然环境中研究单个膜蛋白质的挑战。

查尔姆斯理工大学的一个研究小组在化学和化学工程系的Martin Andersson的领导下,现已成功地使用Atom Probe Tomography来成像和研究蛋白质。原子探针断层扫描已经存在了一段时间,但以前没有以这种方式使用 - 而是用于研究金属和其他硬质材料。

“当我们发现我们可以通过这种技术区分骨骼中的有机物质时,这与骨骼和植入物之间的接触表面的研究有关。这使我们有了进一步开发蛋白质方法的想法,”Martin Andersson说。

挑战在于开发一种在自然环境中保持蛋白质完整的方法。研究人员成功实现了这一目标,将蛋白质封装在一块极薄的玻璃片中,直径仅为50纳米(纳米为百万分之一毫米)。然后,他们用电场切掉玻璃的最外层,通过原子释放蛋白质原子。然后可以在计算机上以3D重建蛋白质

通过与现有已知蛋白质的三维模型进行比较,验证了研究结果。在未来,研究人员将改进方法,以提高速度和准确性。

该方法以多种方式突破。除了对三维结构进行建模外,它还可以同时显示蛋白质的化学成分。

“我们的方法提供了许多好的解决方案,可以成为现有方法的有力补充。有可能研究蛋白质是如何在原子水平上构建的,”Martin Andersson说。

使用这种方法,可能会研究所有蛋白质,这是目前无法实现的。如今,只有约1%的膜蛋白已经成功地进行了结构分析。

“通过这种方法,我们可以研究单个蛋白质,而不是目前研究大量蛋白质然后创造平均值的方法,”Martin Andersson研究小组的研究员Gustav Sundell说。

使用原子探针断层扫描,还可以导出有关原子质量的信息。

“因为我们在方法中收集有关原子质量的信息,这意味着我们可以测量重量。例如,我们可以创建药物分子与不同同位素结合的测试 - 给它们不同的质量 - 这使得它们可以区分在一项研究中,它应该有助于加快构建和测试新药的过程,“Martin Andersson小组研究员Mats Hulander说。