Naukowcy muszą poznać sposób funkcjonowania białek, aby zrozumieć powiązane procesy biologiczne, które zachodzą na poziomie molekularnym. Uzyskują te informacje znakując białka za pomocą substancji fluorescencyjnych. Problem z tą metodą jest jednak taki, że zmienia ona białka i oddziałuje na badane procesy biologiczne. W Niemczech przeprowadzono pionierskie badania nad nową metodą umożliwiającą obserwację pojedynczych białek. Badania, zaprezentowane w czasopiśmie Nano Letters, zostały dofinansowane przez projekt SINGLESENS (Pojedyncze nanocząstki metalu jako czujniki molekularne), realizowanego pod kierunkiem profesora Carstena Sönnichsena, który otrzymał w 2010 r. grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) dla początkujących naukowców o wartości 1,5 mln EUR z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Autorami nowej techniki są naukowcy z Uniwersytetu Jana Gutenberga (JGU) w Moguncji, Niemcy. "Nasza metoda umożliwia śledzenie pojedynczych białek bez konieczności ich uprzedniego znakowania" - wyjaśnia profesor Carsten Sönnichsen z Instytutu Chemii Fizycznej JGU, autor naczelny raportu z badań. "Zyskujemy teraz całkowicie nowy wgląd w procesy molekularne i możemy zaobserwować na przykład, jak wszystko pozostaje stale w ruchu nawet w bardzo małej skali."

Ta innowacyjna metoda opiera się na wykorzystaniu nanocząstek złota, które pełnią funkcję połyskujących nanoanten zmieniających częstotliwość (lub kolor) po wykryciu pojedynczych, nieznakowanych białek. "To ogromny skok naprzód pod względem technologicznym" - mówi profesor Sönnichsen. "Udało nam się osiągnąć bardzo wysoką rozdzielczość czasową obserwacji pojedynczych molekuł."

Naukowcy mogą teraz precyzyjnie obserwować dynamikę molekuły białka z dokładnością do milisekundy. To najnowsze osiągnięcie umożliwi postęp w badaniach nad białkami, w szczególności poprzez śledzenie wahań gęstości populacji białek i monitorowanie procesów ich absorpcji w czasie rzeczywistym.

"Możemy teraz zobaczyć, jak molekuły się poruszają, jak łączą się z konkretnymi miejscami i w jaki sposób się zwijają - otworzyło się dla nas okno na molekularny świat" - mówi dr Irene Ament, członek zespołu Sönnichsena i współautorka raportu z badań.

Ta nowa technika może okazać się przydatna w chemii, biologii i medycynie. Eksperci twierdzą, że to osiągnięcie jest kluczem do badań nad zjawiskami nierównowagi na poziomie molekularnym.

Referencje dokumentu: Ament, I. et al., 'Single unlabelled protein detection on individual plasmonic nanoparticles', Nano Letters, 2012. doi:10.1021/nl204496g

Źródło: CORDIS