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超薄的纳米薄片是如何捕获蛋白质的呢

更新时间:2020-07-21 20:08点击:

一个来自法兰克福和耶拿的跨学科团队开发了一种从混合物中提取蛋白质复合物的诱饵。多亏了这种“诱饵”,想要的蛋白质可以更快地在电子显微镜下进行进一步的检查。研究小组将这种超薄分子碳的创新层命名为“智能纳米薄片”。例如,在这项新研究的帮助下,人们可以更好地了解疾病及其药物治疗。

“通过我们的工艺,可以从混合物中分离出新型蛋白质,并在一周内对其进行鉴定,”法兰克福马克斯普朗克生物物理研究所的Daniel Rhinow解释说。“到目前为止,仅仅是蛋白质的分离就常常是一个博士学位的一部分,而且要持续几年。”与Andreas Terfort(歌德大学)和Andrey Turchanin(耶拿弗里德里希席勒大学)一起,这个想法在几年前发展起来,即通过在纳米薄片上配置目标蛋白结合的识别位点,从混合物中直接提取出想要的蛋白质。研究人员现在已经成功地通过“智能纳米薄片”,利用电子低温显微镜直接对蛋白质进行检测。

电子冷冻显微术是基于样品在-150℃下的冲击冻结。在这个过程中,蛋白质保持了自身的结构,不需要干扰固定和着色剂,并且电子可以很容易地照射到被冻结的物体。其结果是获得了最微小结构的高分辨率三维图像——例如病毒和DNA,几乎可以精确到氢原子的大小。

Turchanin领导的研究小组现在使用的纳米薄片只有一纳米厚,由交联分子自组装的单层膜组成。特福特的研究小组在纳米薄片上涂上一种胶凝剂,作为冷冻所需的水薄膜的基础。然后,研究人员将识别位点(一种特殊的氮基三乙酸和镍离子)连接到它上。由Rhinow领导的团队使用这种处理过的智能纳米薄片从混合物中提取蛋白质。它们事先用组氨酸链标记,并与之结合在识别位点上;所有其他干扰粒子都可以被冲洗掉。然后,可以直接用电子显微镜检查带有结合蛋白的纳米薄片。

“我们的智能纳米薄片特别高效,因为水凝胶层稳定了所需的水薄膜,同时抑制了干扰粒子的非特异性结合,”歌德大学的朱利安·谢尔解释说。“通过这种方式,分子结构生物学现在可以更快地检查蛋白质的结构和功能。”例如,从中获得的知识可用于更好地了解疾病及其药物治疗。

该团队已经为这种新型纳米薄片申请了专利,并且已经找到了一个制造商,将这种有用的工具推向市场。