UCLA biokemister har uppnått en första i biologi:att se på nära atomära detaljer det minsta protein som någonsin setts av tekniken vars utveckling vann dess skapare 2017 års Nobelpris i kemi. Den tekniken, kallas kryo-elektronmikroskopi, gör det möjligt för forskare att se stora biomolekyler, som virus, i extraordinär detalj.

Tills nu, denna metod har inte fungerat med tusentals mycket mindre proteiner, som kan orsaka sjukdomar om de är defekta, som finns i cellerna. Ett team under ledning av Todd Yeates, en UCLA -professor i kemi och biokemi, rapporterar resultat som håller löftet att använda kryo-elektronmikroskopi för att bättre förstå många viktiga proteiner. Forskningen publiceras i tidskriften Förfaranden från National Academy of Sciences .

"Denna nya metod bör vara användbar i stort, "sa Yeates, som är medlem i Institute for Genomics and Proteomics och California NanoSystems Institute vid UCLA.

Yeates forskargrupp publicerade den första forskningen, 2001, inom det vetenskapliga området att designa molekylära burar byggda av proteinmolekyler. I den nya forskningen, hans team använde "proteinteknik" för att fästa 12 kopior av ett litet protein till en kubformad molekylär bur, som designades av en tidigare doktorand från Yeates. Det lilla proteinet, kallas en DARPin, är för liten för att analysera enbart med hjälp av kryo-elektronmikroskopi. Men när forskarna fäst kopiorna till proteinburen, de lyckades se DARPin med kryo-elektronmikroskopi.

En utmaning som forskarna övervann var att få kopiorna av proteinet att fästa på ett styvt sätt. Deras nya metod, som Yeates kallar "byggnadsställningar, "kan enkelt modifieras för att binda till många olika proteiner som en" universell proteinställning. "

"Det lilla protein vi fäster kan i sig fås att binda till andra proteiner, som sedan kan studeras med kryo-elektronmikroskopi, "sa Yeates, vars forskargrupp arbetar för närvarande med att göra detta.

Utvecklingen av kryo-elektronmikroskopi fick Jacques Dubochet, Joachim Frank och Richard Henderson Nobelpriset i kemi 2017.

Varför är det så viktigt att se ett protein så detaljerat?

"De senaste 50 åren av strukturbiologi har handlat om att försöka få detaljerade bilder av alla cellens delar för att förstå dem noggrant, "Yeates sa." En bild är värd 1, 000 ord, och väldigt ofta, att få en första tredimensionell bild av en komponent i cellen ger dig värdefull insikt-ofta överraskande och oväntad-som du inte kunde förutse. När du ser det, du tänker ofta, nu ser jag hur den gör vad den gör. "

Många sjukdomar beror på en mutation eller defekt i ett protein. Att se defekten kan ge en förståelse för vad som orsakar sjukdomar, vilket kan leda till nya läkemedel och behandlingar för sjukdomar.