Bruger atom-niveau billeddannelsesteknikker, har University of Michigan forskere afsløret vigtige strukturelle detaljer af et enzym system, kendt som "Mother Nature's blowtorch" for sin rolle i at hjælpe kroppen effektivt nedbryde mange stoffer og toksiner.
Forskningen har været detaljerede i en række papirer, den seneste publiceret online denne måned i kladden BBA Biomembranes .
Systemet indebærer to proteiner, der arbejder sammen. Først, cytochrome P450, fungerer de faktiske, men kun når det får et skub fra det andet protein, cytochromoxidasenegative b5. Hvis du vil komplicere spørgsmål, kan de to proteiner interagere kun når begge er bundet til en cellemembran. Det gør det vanskeligt at bruge traditionelle teknikker til at skelne de strukturelle detaljer, der er afgørende for interaktionen, sagde Ayyalusamy Ramamoorthy, der leder gruppen forskning.
Eksempelvis kræver Røntgenkrystallografi, ofte bruges til at bestemme proteinstrukturer, adskille molekyler fra deres membran miljø. Fordi del af cytochromoxidasenegative b5 sticks til membranen, inddrage sådanne separationer bryde molekylet på den anstødssten, hvilket sker den del, der styrer dens interaktion med cytochrome P450. Så mens Krystallografi kan tilbyde nogle oplysninger om struktur, ikke det giver indsigt i præcis hvad der foregår mellem P450 og b5 under deres hyggeligt, støder membran-bundet på, Ramamoorthy sagt.
Teknikken hans lab bruger dog---solid state NMR spektroskopi---kan producere detaljerede billeder af proteiner i membran miljøet, ikke kun afslørende molekylestruktur men også viser, hvordan en bestemt protein nestles til membranen. Cytochrome b5 fremlagt en udfordring endnu til at alsidig metode, men fordi molekylet har tre dele, som alle fungerer anderledes: den stive, sticky del, der begraver i cellemembranen, en meget mobile, vandopløselige del og en mindre mobile "linker", der forbinder de andre to dele.
Men ved at tilpasse deres teknik, forskerne kunne få højopløsningsbilleder af alle tre dele.
"Udfordringen var noget som har et værelse fyldt med folk og at forsøge at få gode billeder af hver enkelt af dem," sagde Ramamoorthy, lektor i kemi og Biofysik. "Med ét billede, du sandsynligvis ikke gøre det. Men hvis du siger, «Alle over 50 år stå op,» og du tager et billede, og du derefter anmode om en anden aldersgruppe og tage et andet billede og så på, har du en bedre chance."
Ved spinding deres prøver (eller justere molekyler i det magnetiske felt), forskerne kunne skelne mellem dele af molekylet baseret ikke på aldersgruppe, som i foto analogien, men ved mobilitet. "Med de teknikker, vi udviklet, vi har kunnet observere den stive del separat fra de meget mobile og mindre mobile dele," sagde Ramamoorthy.