• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Proteiner fångade i glas kan ge nya medicinska framsteg

    Proteinet, fångad i en extremt tunn glasbit - cirka 50 nanometer i diameter, är skivad, atom för atom, med hjälp av ett elektriskt fält. Den analyseras sedan genom Atom Probe Tomography, och 3D-strukturen återskapas på en dator. Kredit:Liten:Volym 15, Nummer 24, Atomsondtomografi för 3D-strukturell och kemisk analys av enskilda proteiner Gustav Sundell, Mats Hulander, Astrid Pihl, Martin Andersson Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA. Återges med tillstånd.

    Forskare vid Chalmers tekniska högskola, Sverige, har utvecklat en unik metod för att studera proteiner som kan öppna nya dörrar för medicinsk forskning. Genom att fånga proteiner i en nanokapsel gjord av glas, forskarna har kunnat skapa en unik modell av proteiner i naturliga miljöer. Resultaten publiceras i den vetenskapliga tidskriften, Små .

    Proteiner är målsökande och utför många olika uppgifter som är nödvändiga för cellers överlevnad och funktioner. Detta gör dem intressanta för utveckling av nya läkemedel – särskilt de proteiner som sitter i cellmembranet, och styr vilka molekyler som får komma in i cellen och vilka som inte får det. Det betyder att förståelsen av hur sådana proteiner fungerar är en viktig utmaning för att utveckla mer avancerade läkemedel. Men detta är ingen lätt bedrift - sådana proteiner är mycket komplexa. Idag används flera olika metoder för att avbilda proteiner, men ingen metod erbjuder en fullständig lösning på utmaningen att studera enskilda membranproteiner i deras naturliga miljö.

    En forskargrupp vid Chalmers tekniska högskola, under ledning av Martin Andersson vid institutionen för kemi och kemiteknik, har nu framgångsrikt använt Atom Probe Tomography för att avbilda och studera proteiner. Atom Probe Tomography har funnits ett tag, men har inte tidigare använts på detta sätt — utan istället för att undersöka metaller och andra hårda material.

    "Det var i samband med en studie av kontaktytor mellan skelettet och implantaten som vi upptäckte att vi kunde urskilja organiskt material i benet med den här tekniken. Det gav oss idén att utveckla metoden vidare för proteiner, säger Martin Andersson.

    Utmaningen låg i att utveckla en metod för att hålla proteinerna intakta i sin naturliga miljö. Forskarna lyckades uppnå detta genom att kapsla in proteinet i en extremt tunn glasbit, endast cirka 50 nanometer i diameter (en nanometer är 1 miljondels millimeter.) De skar sedan av det yttersta lagret av glaset med hjälp av ett elektriskt fält, frigör proteinet atom för atom. Proteinet kunde sedan återskapas i 3D på en dator.

    Resultaten av studien har verifierats genom jämförelse med befintliga tredimensionella modeller av kända proteiner. I framtiden, forskarna ska förfina metoden för att förbättra hastigheten och noggrannheten.

    Martin Andersson. Kredit:Johan Bodell/Chalmers tekniska högskola

    Metoden är banbrytande på flera sätt. Förutom att modellera den tredimensionella strukturen, det avslöjar samtidigt proteinernas kemiska sammansättning.

    "Vår metod erbjuder många bra lösningar och kan vara ett starkt komplement till befintliga metoder. Det kommer att vara möjligt att studera hur proteiner är uppbyggda på atomnivå, säger Andersson.

    Med denna metod, potentiellt alla proteiner kan studeras, något som för närvarande inte är möjligt. I dag, endast omkring en procent av membranproteinerna har framgångsrikt analyserats strukturellt.

    "Med denna metod, vi kan studera enskilda proteiner, i motsats till nuvarande metoder som studerar ett stort antal proteiner och sedan skapar ett medelvärde, säger Gustav Sundell, en forskare i Anderssons forskargrupp.

    Med Atom Probe Tomography, information om en atoms massa kan också härledas.

    "Eftersom vi samlar information om atomernas massor i vår metod, det betyder att vi kan mäta vikten. Vi kan då, till exempel, skapa tester där medicinska molekyler kombineras med olika isotoper – vilket ger dem olika massor – vilket gör dem urskiljbara i en studie. Det ska bidra till att påskynda processer för att konstruera och testa nya läkemedel, säger Mats Hulander, en forskare i Anderssons grupp.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com