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“Os nanosheets espertos” podem ajudar rapidamente a isolar novos tipos de proteínas das misturas

Uma equipe interdisciplinar de Francoforte e de Jena desenvolveu um tipo da isca com que aos complexos da proteína de peixes fora das misturas. Os agradecimentos a esta “isca”, a proteína desejada são muito mais rápidos disponível para um exame mais adicional no microscópio de elétron. A equipa de investigação batizou esta camada inovativa de carbono molecular ultrathin “o nanosheet esperto”. Com a ajuda desta novidade, as doenças e seu tratamento com drogas podem melhor ser compreendidos, por exemplo.

Com nosso processo, os novos tipos de proteínas podem ser isolados das misturas e ser caracterizados dentro de uma semana. Até agora, apenas o isolamento das proteínas era frequentemente parte de um doutoramento que dura diversos anos.”

Daniel Rhinow, Max Planck Institute da biofísica em Francoforte

Junto com Andreas Terfort (universidade de Goethe) e Andrey Turchanin (universidade Jena de Friedrich Schiller), a ideia evoluiu há alguns anos atrás de pescar as proteínas desejadas directamente fora das misturas equipando um nanosheet com os locais de reconhecimento em que a proteína do alvo se liga. Os pesquisadores têm sucedido agora em fazer proteínas directamente disponíveis para o exame usando a cryo-microscopia do elétron através “de um nanosheet esperto”.

A cryo-microscopia do elétron é baseada na choque-congelação de uma amostra em temperaturas sob -150 °C. Neste processo, a proteína mantem sua estrutura, nenhum agente de interferência da fixação e de coloração é necessário, e os elétrons podem facilmente irradiar o objeto congelado. O resultado é imagens de alta resolução, tridimensionais das estruturas as mais minúsculas - por exemplo dos vírus e ADN, quase para baixo à escala de um átomo de hidrogênio.

Na preparação, as proteínas choque-são congeladas em uma camada extremamente fina de água em uma grade minúscula do metal. Previamente, prova teve que ser limpado em um procedimento complexo - frequentemente envolvendo uma perda extensiva de material - antes de seu exame em um microscópio de elétron. O procedimento da microscopia de elétron é somente bem sucedido se apenas um tipo de proteína é limitado na camada da água.

O grupo de investigação conduzido por Turchanin está usando agora os nanosheets que são meramente um nanômetro densamente e compor de um monolayer auto-montado molecular ligado. O grupo de Terfort reveste este nanosheet com um agente de coagulação como a base para o filme fino da água necessário para congelar-se. Os pesquisadores anexam-lhe então os locais de reconhecimento (um grupo ácido nitrilotriacetic especial com íons do níquel). A equipe conduzida por Rhinow usa “os nanosheets espertos” tratados desta maneira às proteínas de peixes fora de uma mistura. Estes foram identificados de antemão por meio de uma corrente do histidine com que se ligam aos locais de reconhecimento; todas partículas de interferência restantes podem ser enxaguadas fora. O nanosheet com a proteína encadernada pode então ser examinado directamente com o microscópio de elétron.

“Nossos nanosheets espertos são particularmente eficientes porque a camada do hydrogel estabiliza o filme fino da água exigido e suprime ao mesmo tempo o emperramento não específico de partículas de interferência,” explicam Scherr juliano da universidade de Goethe. “Desta maneira, a biologia estrutural molecular pode agora examinar estruturas e funções da proteína muito mais rapidamente.” O conhecimento ganhado deste pode ser usado, por exemplo, para compreender melhor doenças e seu tratamento com drogas.

A equipe patenteou os nanosheets novos e adicionalmente já encontrou um fabricante que trouxesse esta ferramenta útil no mercado.

Source:
Journal reference:

Scherr, A., et al. (2020) Smart Molecular Nanosheets for Advanced Preparation of Biological Samples in Electron Cryo-Microscopy. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.0c03052.