Наблюдать за молекулярным «танцем» белков помогут новые сольватохромные красители
Сольватохромные соединения — эффективные зонды для биологических исследований благодаря своей способности «чувствовать» изменения в молекулярном окружении. Ученые МФТИ впервые показали возможность отслеживания структурных изменений в белках с помощью новых сольватохромных красителей. Визуализировать «танец» белков — проследить за конформационными перестройками макромолекул под действием меняющегося молекулярного окружения — специалистам удалось на примере рековерина и аденозинового рецептора A2A (A2AAR). Полученные данные могут стать платформой для создания эффективного инструмента по изучению поведения различных белков и рецепторов.
Работа опубликована в журнале iScience. «Сольватохромные красители — это соединения, которые способны менять свои спектральные свойства — поглощение и флуоресценцию — в зависимости от окружения. Этот эффект возникает из-за взаимодействия молекул хромофора с молекулами растворителя, что приводит к изменению энергии электронных переходов в молекуле красителя», — поясняет младший научный сотрудник лаборатории структуры и динамики биомолекул МФТИ Анатолий Белоусов.
Ученые предположили, что присоединение такого рода хромофорных молекул к белкам сделает возможным отслеживание конформационных изменений при связывании лигандов благодаря сольватохромным свойствам флуорофора. Такие изменения достаточно легко отследить с помощью спектральных методов, поэтому предложенный подход может служить удобным инструментом для изучения поведения белков.
В ходе экспериментов ученые получили несколько красителей, являющихся аналогами хромофора зеленого флуоресцентного белка (GFP). После проверки наличия сольватохромных свойств у всех красителей в средах с различной полярностью авторы присоединили флуорофоры к бычьему рековерину, принадлежащему к семейству нейрональных кальций-сенсорных (NCS) белков.
Он играет ключевую роль в процессах регуляции фоторецепции в сетчатке глаза. Этот белок удобен для спектроскопических исследований, так как обладает всего одним цистеином, по которому происходит покраска белка, и при активации происходят значительные структурные перестройки, что должно сказаться на локальном окружении флуорофоров. В результате половина красителей показала изменения флуоресценции, вызванные конформационными изменениями рековерина при связывании молекул кальция.
Далее ученые оценили возможность использования отобранных флуорофоров для отслеживания структурных изменений в рецепторах, связанных с G-белком (GPCRs), на примере A2AAR. Наиболее подходящим оказался краситель DyeC, который продемонстрировал изменения как в интенсивности, так и в форме спектров эмиссии флуоресценции при связывании A2AAR с лигандами различных типов.
«Похожие эффекты наблюдались ранее у других распространенных красителей, чувствительных к локальному окружению, однако амплитуда изменений у красителя DyeC существенно выше. С помощью методов молекулярного моделирования нам удалось объяснить причины такого уникального поведения в случае наших хромофоров. Самое важное отличие заключается в том, что DyeC способен “чувствовать” аллостерические лиганды, влияние которых на белок раньше не детектировалось сольватохромными метками», — пояснил заведующий лабораторией структуры и динамики биомолекул МФТИ Валентин Борщевский. Ученый отметил, что увеличение интенсивности эмиссии флуоресценции при активации A2AAR cвязано с появлением более доступного гидрофобного окружения для DyeC, куда краситель заходит и, таким образом, тратит больше энергии на излучение, а не на вращение в растворителе.
Таким образом, исследование продемонстрировало, что сольватохромные красители эффективны для выявления структурных изменений в рецепторах, связанных с G-белком (GPCRs), которые регулируют многочисленные физиологические процессы (зрение, воспаление, передачу нервного импульса) и являются одной из самых популярных молекулярных мишеней для лекарств. Полученные результаты открывают новые возможности для изучения структуры и динамики GPCRs, которые будут способствовать улучшению понимания работы этих важнейших белков и созданию на этой основе новых терапевтических средств. Работа выполнена в рамках гранта РНФ.
(опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571)
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно