Introduktion:

Proteiner är viktiga byggstenar i livet involverade i många biologiska processer, inklusive cellsignalering, enzymkatalys och genreglering. Att förstå hur proteiner interagerar med varandra och bildar komplex är avgörande för att reda ut deras cellulära funktioner. Traditionella tekniker för att studera proteininteraktioner ger ofta statiska ögonblicksbilder av komplex. Dessa metoder saknar dock förmågan att fånga den dynamiska naturen hos proteiner som är under kraft, vilket avsevärt kan förändra deras interaktioner.

Förskott:

Forskare har utvecklat en banbrytande avbildningsmetod som möjliggör visualisering av proteinkomplex under applicerad kraft. Denna teknik kombinerar höghastighets atomkraftsmikroskopi (AFM) med enkelmolekylär fluorescensresonansenergiöverföring (smFRET). AFM möjliggör exakt manipulation av proteiner med kontrollerade krafter, medan smFRET övervakar förändringar i avståndet mellan specifika proteinställen.

Nyckelresultat:

Genom att använda detta nya tillvägagångssätt har forskare fått oöverträffade insikter i det dynamiska beteendet hos proteinkomplex under våld:

1. Konformationsförändringar: Genom att applicera kraft på enskilda proteiner inom ett komplex, observerade forskarna konformationsförändringar i realtid som modulerar proteininteraktioner. Dessa förändringar var tidigare dolda med traditionella tekniker.

2. Komplex demontering: Tillämpningen av kraft kan inducera demontering av proteinkomplex, vilket avslöjar de kritiska krafttrösklarna som stör specifika protein-proteininteraktioner.

3. Allosterisk reglering: Force-inducerade konformationsförändringar kan fortplanta sig genom proteinkomplexet och utlösa allosteriska effekter som förändrar interaktionerna mellan avlägsna proteindomäner.

4. Avslöja dolda interaktioner: Genom att sondera proteinkomplex under våld upptäckte forskarna nya och övergående protein-proteininteraktioner som inte var uppenbara under jämviktsförhållanden.

Betydelse:

Förmågan att visualisera proteinkomplex under applicerad kraft öppnar nya vägar för att studera proteindynamik och interaktioner i ett mer fysiologiskt relevant sammanhang. Detta tillvägagångssätt ger insikter i hur mekaniska krafter reglerar cellulära processer, vilket potentiellt leder till utvecklingen av nya terapier riktade mot proteinkomplex involverade i sjukdomar.

Slutsats:

Kombinationen av höghastighets AFM och smFRET har revolutionerat studiet av proteinkomplex genom att möjliggöra visualisering av deras dynamiska beteende under våld. Detta nya tillvägagångssätt har potential att förändra vår förståelse av proteininteraktioner och cellulära processer och banar väg för framtida upptäckter inom området molekylärbiologi och biofysik.