Новый способ исследования клеточных мембран поможет в изучении болезней

Мембраны защищают все наши клетки и органеллы внутри них, включая митохондрии — источник энергии клетки. Эти мембраны усеяны биологическими «машинами» из белков, впускающих и выпускающих молекулярные грузы.

Изучение этих машин в естественной среде необходимо для понимания механизмов болезней и определения целей для лекарственных препаратов. Однако современные методы их изучения включают их удаление с мембраны, что, в свою очередь, может изменить их структуру и функциональные свойства.

Команда ученых под руководством Оксфордского университета и при участии исследователей из Имперского колледжа Лондона продемонстрировала технику, при помощи которой можно анализировать структуру нетронутых белковых машин в мембранах. Работа опубликована в журнале Science.

«Я не был уверен, что это когда-либо сработает, — рассказывает ведущий исследователь Даме Кэрол Робинсон из Оксфордского университета. — Думал, что мембранная среда будет слишком сложной и у нас не получится понять полученные результаты. Я рад, что все вышло и мы разработали абсолютно новый взгляд на важный класс целей для лекарств».

Новая техника состоит в вибрации образца на ультразвуковых частотах — так, что клетка начинает распадаться. Затем к электронному полю применяются токи, чтобы выбить белковые машины из мембран прямо в масс-спектрометр — инструмент, способный зарегистрировать химическую «сигнатуру» клетки на основе ее массы.

Белковые машины не только пережили процедуру: анализ также показал, как они сообщаются друг с другом, перемещаются в итоговое местоположение и перевозят молекулярный груз в клетку.

«С разработкой этого метода применение масс-спектрометрии в биологии выйдет на новый уровень, где при помощи него будут совершены новые открытия, невозможные ранее», — говорит профессор Стив Мэттьюс из Имперского колледжа.

«Один давний вопрос о структуре одной из мембранных машин из митохондрий разрешился при помощи этой техники, — рассказывает доктор Сара Роуз из Имперского колледжа. — Митохондрии особенно интересны, поскольку есть несколько заболеваний, атакующих именно их, для которых теперь можно разработать новую терапию».