• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24.03.2023
Михаил Орлов
495

Сенсорные нанопоры распознали единичные молекулы белков

4.6

Для диагностики некоторых заболеваний требуется быстро и точно заметить белковые молекулы в биологических жидкостях. Поэтому биоинженеры синтезировали новый молекулярный сенсор, сочетающий в себе технологии антител и нанопор. Ученые сравнивают его с удочкой, которая имеет специфически узнающий белки «крючок» и реагирует на «поимку» нужной молекулы изменениями потока ионов.

Нанопора связывает белок
Нанопора связывает белок / © Ryuji Kawano / Автор: Plinia Abito

Для выявления заболеваний медики должны анализировать пробы различных биологических жидкостей и узнавать их состав. Многие болезни можно диагностировать по наличию в анализах особых белков, поэтому врачам необходимы высокоточные методы обнаружения конкретных белковых молекул.

Большие перспективы в этой области связывают с технологией нанопор. Это чрезвычайно мелкие поры в биологических или других мембранах, обычно представляющие собой молекулы белков с каналом в середине. Нанопоры реагируют на взаимодействия с другими молекулами, изменяя свою способность пропускать ионы с одной стороны мембран на другую.

Эту технологию активно используют для того, чтобы «прочитать» последовательность ДНК, то есть для нанопорового секвенирования. При этом цепочка нуклеиновой кислоты протягивается через пору, а о порядке нуклеотидов в ней судят по изменению тока.

Теперь авторы статьи в Nature Communication сочетали технологию нанопор и специфичность антител, чтобы точно детектировать единичные молекулы белков.

Для начала ученые смоделировали и оптимизировали структуру нового белка и его взаимодействия с другими молекулами с помощью машинного обучения. Далее сенсор синтезировали как единый белок, состоящий всего из одной аминокислотной цепочки, части которой поэтому не требуется специально соединять.

Свое детище исследователи называют «удочкой»: действительно, полученный ими искусственный белок имеет «крючок» — особое антитело на основе фибронектина III (так называемое монотело), которое крайне избирательно связывает нужные молекулы. К крючку крепится «леска» — подвижный линкер, состоящий из шести нуклеотидов. Наконец, в самой мембране находится часть молекулы, образующая просвет поры, — так называемый бета-бочонок.

Как же выглядит «молекулярная рыбалка», с помощью которой можно заметить единичные молекулы? Сперва обращенное наружу монотело связывает нужный белок, плавающий в растворе. Это вызывает движение пластичного линкера и приближение «улова» к отверстию поры. В итоге поток ионов через нее изменяется, что можно зафиксировать с помощью чувствительных приборов.

Авторы исследования опробовали новую конструкцию на трех непохожих белках, важных для развития разных болезней. Для переключения на другую мишень было достаточно заменить всего одну часть сенсора — узнающее монотело, — причем такая замена не влияла на функции других частей молекулы.

Во всех трех случаях распознавание белка-мишени было быстрым и точным, так что новый метод вскоре могут взять на вооружение врачи.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Вчера, 11:27
Александр Березин

Глава подразделения NASA по системам исследования Луны объяснила ранее неизвестное публике условие для высадки людей на спутнике Земли в сентябре 2026 года. Скептики оценили это заявление как стремление Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США переложить ответственность за срыв сроков лунной высадки на кого-то еще.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: