Un equipo interdisciplinario de Frankfurt y Jena ha desarrollado una especie de cebo con el que extraer complejos de proteínas a partir de mezclas. Gracias a este cebo 'la proteína deseada está disponible mucho más rápido para un examen más detallado en el microscopio electrónico. El equipo de investigación ha bautizado a esta innovadora capa de carbono molecular ultrafino como "nanohoja inteligente". Con la ayuda de este nuevo desarrollo, las enfermedades y su tratamiento con medicamentos pueden entenderse mejor, por ejemplo.

"Con nuestro proceso, se pueden aislar nuevos tipos de proteínas a partir de mezclas y caracterizar en una semana, "explica Daniel Rhinow del Instituto Max Planck de Biofísica en Frankfurt." Hasta la fecha, el simple aislamiento de las proteínas solía ser parte de un doctorado que duró varios años ". Junto con Andreas Terfort (Universidad Goethe) y Andrey Turchanin (Universidad Friedrich Schiller de Jena), la idea evolucionó hace unos años de extraer las proteínas deseadas directamente de las mezclas equipando una nanoplaca con sitios de reconocimiento en los que se une la proteína objetivo. Los investigadores ahora han logrado hacer que las proteínas estén directamente disponibles para su examen mediante crio-microscopía electrónica a través de una "nanohoja inteligente".

La crio-microscopía electrónica se basa en la congelación por choque de una muestra a temperaturas inferiores a -150 ° C. En este proceso, la proteína mantiene su estructura, no se necesitan agentes de fijación y colorantes que interfieran, y los electrones pueden irradiar fácilmente el objeto congelado. El resultado es de alta resolución, imágenes tridimensionales de las estructuras más pequeñas, por ejemplo, de virus y ADN, casi hasta la escala de un átomo de hidrógeno.

En la preparación de, las proteínas se congelan en una capa extremadamente fina de agua sobre una diminuta rejilla metálica. Previamente, las muestras tenían que limpiarse mediante un procedimiento complejo, que a menudo implicaba una gran pérdida de material, antes de su examen en un microscopio electrónico. El procedimiento de microscopía electrónica solo tiene éxito si solo un tipo de proteína se une a la capa de agua.

El grupo de investigación liderado por Turchanin ahora está utilizando nanohojas que tienen solo un nanómetro de grosor y están compuestas por una monocapa autoensamblada molecular reticulada. El grupo de Terfort recubre esta nanocapa con un agente gelificante como base para la fina película de agua necesaria para la congelación. Luego, los investigadores le adjuntan sitios de reconocimiento (un grupo especial de ácido nitrilotriacético con iones de níquel). El equipo dirigido por Rhinow utiliza las nanohojas inteligentes tratadas de esta manera para extraer proteínas de pescado de una mezcla. Estos fueron marcados de antemano con una cadena de histidina con la que se unen a los sitios de reconocimiento; todas las demás partículas que interfieren se pueden enjuagar. La nanohoja con la proteína unida se puede examinar directamente con el microscopio electrónico.

"Nuestras nanohojas inteligentes son particularmente eficientes porque la capa de hidrogel estabiliza la fina película de agua requerida y al mismo tiempo suprime la unión no específica de las partículas interferentes, "explica Julian Scherr de la Universidad Goethe". De esta manera, La biología estructural molecular ahora puede examinar las estructuras y funciones de las proteínas mucho más rápido ". El conocimiento obtenido de esto se puede utilizar, por ejemplo, para comprender mejor las enfermedades y su tratamiento con medicamentos.

El equipo ha patentado las nuevas nanohojas y, además, ya ha encontrado un fabricante que lanzará esta útil herramienta al mercado.