우리 몸은 활발하게 살아있으며, 지방막에 갇혀 있거나 수분 세포 안팎으로 떠다니는 단백질로 가득 차 있습니다. 과학자들은 이제 처음으로 둘 사이의 춤, 즉 세포 내에서 일반적으로 움직일 때 단백질과 지질의 유동 탱고를 포착할 수 있었습니다.
“우리는 단순히 구조를 제공하지만 역동성을 제공하지 않는 개별 스냅샷을 찍는 것을 넘어 물 속의 분자와 원래 상태를 지속적으로 기록하는 것까지 나아갑니다.” 그는 말한다 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스(UIUC)의 재료 과학자이자 엔지니어인 Qian Chen이 팀을 이끌었고 자신의 작업을 설명합니다. '영화 제작' 같은 거죠.
“우리는 단백질이 어떻게 형태를 변화시키는지, 이 경우 자가 조립된 단백질-지질 구조가 시간이 지남에 따라 어떻게 변동하는지 실제로 볼 수 있습니다.”
널리 사용되는 이미징 기술을 조정하여 투과전자현미경Chen의 팀은 액체 내 막 단백질 “나노디스크”의 움직이는 이미지를 포착했습니다. 이것들 나노디스크 이들은 일반적으로 발견되는 세포막과 유사한 지질 이중층에 내장된 단백질로 구성됩니다.
연구팀은 자신들의 방법을 '전자 비디오 이미징'이라고 명명하고 이를 물리 법칙에 따라 분자가 움직이는 방식에 대한 원자 수준 컴퓨터 모델과 비교하여 비디오 데이터를 검증했습니다.
막에 결합된 단백질의 이동은 지질이 단백질을 제자리에 고정하는 방식으로 인해 다소 제한적인 것으로 생각되었습니다. 그러나 연구자들은 단백질과 지질 사이의 상호 작용이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 먼 거리에서 발생한다는 것을 확인했습니다.
막 단백질은 세포 문지기, 센서 및 신호 수용체이므로 이 기술은 작동 방식에 대한 이해를 크게 향상시킬 수 있습니다.
현재 기술을 사용하면 단백질은 일반적으로 이미지를 이동하거나 이미지를 왜곡하거나 이미지화하는 데 사용되는 X선이나 전자빔에 의해 손상되지 않도록 동결되거나 결정화됩니다. 이는 일반적으로 접히고 구부러지는 고정된 단백질의 생명이 없는 그림을 제공하므로 과학자들은 구조를 기반으로 다른 분자와 상호 작용하는 방식을 추론할 수 있습니다.
또는 일부 이미징 기술은 형광 분자 태그를 사용합니다. 움직이는 입자 추적단백질을 직접 보는 대신.
이 경우, 연구진은 전자현미경의 진공으로부터 보호하기 위해 두 개의 얇은 그래핀 시트 내부에 물 한 방울을 두었습니다. 물방울 속에는 라벨이 붙지 않은 단백질과 지질의 나노디스크가 매달려 있었는데, 연구팀은 자연적인 수생 환경에서처럼 함께 “춤추는” 모습을 관찰했습니다.
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재료 과학자 시도해 볼 수도 있습니다 최소 10년 동안 체액 내 생물학적 분자의 활동을 이미지화하기 위해 노력했지만 진행 중인 단백질 역학을 명확하게 관찰할 수는 없었습니다.
이 접근법에 대한 약간의 미묘한 수정을 통해 Chen과 그의 동료들은 단백질과 지질 어셈블리를 마이크로초가 아닌 몇 분 동안 실시간으로 이미지화했습니다. 중요한 것은 전자가 샘플을 관통하는 속도를 늦추고 그래핀 지지체에 작용하여 지질단백질 복합체의 작동 영상을 성공적으로 촬영했다는 것입니다.
“현재로서는 이것이 시간이 지남에 따라 이런 종류의 움직임을 포착할 수 있는 유일한 실험적 방법입니다.” 그는 말한다 UIUC 재료공학과 대학원생인 John Smith가 이 논문의 첫 번째 저자입니다.
“인생은 유동적이며 움직이고 있습니다. 우리는 실험적인 방식으로 이 연결의 더 세밀한 세부 사항을 파악하려고 노력하고 있습니다.”
다른 노력의 경우, 향상된 이미징 기술은 바이러스의 외부 껍질이 어떻게 형성되는지 관찰하는 것부터 알츠하이머병과 같은 질병에서 덩어리로 분해되는 단백질을 발견하는 것까지 모든 종류의 미세한 사건에 대한 놀라운 세부 정보를 공개하고 있습니다.
여기에 인공 지능을 추가하여 과학에 알려진 거의 모든 단백질의 3D 형태를 예측하면 확실히 생물학 연구의 새로운 시대가 열린 것 같습니다.
이 연구는 과학의 발전.
