• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Química
    ¡Entendido! Los científicos toman las huellas dactilares de las proteínas utilizando sus vibraciones.

    Una ilustración visualiza dihidrofolato reductasa, una de las proteínas que estudiaron los científicos. Los colores indican la intensidad del movimiento de la proteína en diferentes lugares, que van del azul (menos movimiento) al rojo (más movimiento). Crédito:Mengyang Xu, Comunicaciones de la naturaleza

    En las células de todos los organismos vivos:humanos, aves, abejas, rosas e incluso bacterias:las proteínas vibran con movimientos microscópicos que les ayudan a realizar tareas vitales que van desde la reparación celular hasta la fotosíntesis.

    Estos temblores vivificantes son el tema de un estudio publicado el 4 de marzo en Comunicaciones de la naturaleza .

    Un equipo dirigido por la física Andrea Markelz de la Universidad de Buffalo informa que ha desarrollado un método para medir rápidamente las vibraciones únicas de las proteínas.

    El avance podría abrir nuevas posibilidades en la investigación biológica, como estudiar los movimientos microscópicos de las proteínas de manera más eficiente, o aprovechar los patrones vibracionales como "huellas digitales" para determinar rápidamente si hay proteínas específicas presentes en una muestra de laboratorio.

    Los científicos también podrían usar la nueva técnica para evaluar rápidamente si los productos farmacéuticos diseñados para inhibir las vibraciones de una proteína están funcionando. Esto requeriría comparar las firmas vibratorias de las proteínas antes y después de la aplicación de inhibidores.

    "Las proteínas son nanomáquinas elegantes y robustas que la naturaleza ha desarrollado, "dice Markelz, Doctor., Catedrático de Física en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. "Sabemos que la naturaleza utiliza movimientos moleculares para optimizar estas máquinas. Al aprender los principios subyacentes de esta optimización, podemos desarrollar nueva biotecnología para la medicina, recolección de energía e incluso electrónica ".

    Katherine A. Niessen, Doctor., un investigador de la UB que ahora es un científico de desarrollo en Corning, es el primer autor del artículo, que incluye aportaciones de científicos del Departamento de Física de la UB, el Departamento de Biología Estructural de la UB en la Facultad de Medicina y Ciencias Biomédicas Jacobs de la UB, el Instituto de Investigación Médica Hauptman-Woodward, el corazon nacional Pulmón, y Blood Institute y la Universidad de Wisconsin-Milwaukee. El trabajo fue financiado por la National Science Foundation y el Departamento de Energía de EE. UU.

    Medir las vibraciones de las proteínas más rápidamente

    Markelz es un destacado experto en el estudio de las vibraciones de las proteínas. Estos movimientos permiten que las proteínas cambien de forma rápidamente para que puedan unirse fácilmente a otras proteínas, un proceso que es fundamental para la función biológica normal.

    Muchos años atrás, El laboratorio de Markelz desarrolló una técnica llamada microscopía anisotrópica de terahercios (ATM) para observar las vibraciones de las proteínas en detalle, incluyendo la energía y la dirección de los movimientos.

    En cajero automático, los investigadores arrojan luz de terahercios sobre una molécula. Luego, miden las frecuencias de luz que absorbe la molécula. Esto proporciona información sobre el movimiento de las moléculas porque las moléculas vibran a la misma frecuencia que la luz que absorben.

    El nuevo estudio en Comunicaciones de la naturaleza informa que el equipo de Markelz ha mejorado la ATM al superar una de las limitaciones del método:la necesidad de rotar minuciosamente y volver a centrar las muestras de proteínas varias veces en un microscopio para recopilar suficientes datos útiles.

    Ahora, "en lugar de rotar la muestra de proteína, rotamos la polarización de la luz que iluminamos sobre la muestra, "Dice Markelz. Con este ajuste, Solo se necesitan 4 horas para realizar mediciones útiles, seis veces más rápido que antes. La nueva técnica también genera datos más detallados.

    Una técnica sensible de 'huellas dactilares'

    Usando el nuevo enfoque, Markelz y sus colegas midieron las vibraciones de cuatro proteínas diferentes, generando una "huella dactilar" vibratoria reconocible para cada uno que consistía en el patrón de absorción de luz único de la molécula.

    Las proteínas estudiadas fueron lisozima de clara de huevo de gallina (una proteína bien investigada en el campo), proteínas amarillas fotoactivas (que se cree que ayudan a proteger de la luz ultravioleta ciertas bacterias fotosintetizantes), dihidrofolato reductasa (un fármaco diana para antibióticos y cáncer), y ARN G-cuádruple (que se cree que está implicado en funciones celulares vitales como la expresión génica).

    El nuevo método produjo distintos espectros de absorción de luz para las lisozimas de clara de huevo de gallina que se movían libremente frente a las lisozimas de clara de huevo de gallina que estaban unidas por un compuesto que inhibe la función de las lisozimas y altera sus vibraciones. Esto demuestra la utilidad de la técnica para identificar rápidamente la presencia de un inhibidor activo.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com