Introduktion:

Proteiner är viktiga molekyler som spelar en avgörande roll i olika biologiska processer i celler. Deras form och flexibilitet är avgörande för deras funktion, och att förstå hur proteiner ändrar form inuti celler kan ge värdefulla insikter om cellulära mekanismer och sjukdomsutveckling. Att studera proteindynamik i realtid har dock varit en betydande utmaning för forskare. Nyligen har forskare utvecklat en kraftfull ny teknik som möjliggör en detaljerad undersökning av proteinkonformationsförändringar i levande celler.

Tekniken:Superupplösningsmikroskopi med fotoaktiverbara prober

Tekniken kombinerar superupplösningsmikroskopi med fotoaktiverbara prober för att visualisera och spåra formfluktuationerna hos proteiner med oöverträffad upplösning. Superupplösningsmikroskopitekniker, såsom fotoaktiverad lokaliseringsmikroskopi (PALM) och stokastisk optisk rekonstruktionsmikroskopi (STORM), möjliggör visualisering av cellulära strukturer med upplösning i nanoskala, vilket vida överträffar begränsningarna för konventionell optisk mikroskopi.

Fotoaktiverbara prober är molekyler som kan aktiveras av ljus för att avge fluorescens. Genom att införliva fotoaktiverbara prober i proteiner av intresse kan forskare selektivt märka och spåra specifika proteiner i levande celler. I kombination med superupplösningsmikroskopi tillåter detta tillvägagångssätt forskare att visualisera och registrera proteinkonformationsförändringar i realtid, med rumslig och tidsmässig precision.

Applikationer och insikter:

Den nya tekniken har öppnat spännande vägar för att studera proteindynamik och har redan gett värdefulla insikter om olika cellulära processer. Här är några exempel på dess tillämpningar:

1. Proteinvikning och konformationsförändringar:

Genom att märka enskilda proteinmolekyler kan forskare direkt observera hur proteiner viker sig till sina funktionella former och genomgår dynamiska konformationsförändringar. Denna information är avgörande för att förstå proteinfunktion och dysfunktion, särskilt i samband med sjukdomar som proteinfelveckningsstörningar.

2. Protein-Protein-interaktioner:

Tekniken möjliggör upptäckt och visualisering av protein-protein-interaktioner i levande celler. Genom att tagga olika proteiner med fotoaktiverbara prober kan forskare övervaka deras interaktioner, närhet och dynamik, vilket ger insikter i bildandet av proteinkomplex och signalvägar.

3. Membranproteinstudier:

Membranproteiner är utmanande att studera på grund av deras hydrofoba natur. Den nya tekniken möjliggör visualisering och spårning av membranproteinets dynamik, och belyser deras konformationsförändringar involverade i cellulära processer som jontransport, signalering och membranhandel.

4. Cellulära processer i realtid:

Förmågan att observera proteinkonformationsförändringar i realtid har gjort det möjligt för forskare att studera cellulära processer med oöverträffad detalj. Till exempel kan forskare nu visualisera och spåra proteindynamik under celldelning, cellsignalering och andra grundläggande biologiska händelser.

Slutsats:

Utvecklingen av en kraftfull ny teknik som kombinerar superupplösningsmikroskopi med fotoaktiverbara prober har revolutionerat studiet av proteindynamik i levande celler. Genom att visualisera och spåra proteinkonformationsförändringar på nanoskala och i realtid kan forskare få djupgående insikter i de molekylära mekanismerna bakom cellulära processer. Denna teknik har ett stort löfte för att förbättra vår förståelse av proteinfunktion, cellbiologi och sjukdomsutveckling, vilket banar väg för upptäckten av nya terapeutiska mål och interventioner.