Inleiding:

Eiwitten zijn essentiële bouwstenen van het leven die betrokken zijn bij talrijke biologische processen, waaronder celsignalering, enzymkatalyse en genregulatie. Begrijpen hoe eiwitten met elkaar interageren en complexen vormen, is cruciaal voor het ontrafelen van hun cellulaire functies. Traditionele technieken voor het bestuderen van eiwitinteracties leveren vaak statische momentopnamen van complexen op. Deze methoden schieten echter tekort in het vastleggen van de dynamische aard van eiwitten onder dwang, wat hun interacties aanzienlijk kan veranderen.

Vooruitgang:

Onderzoekers hebben een baanbrekende beeldvormingsaanpak ontwikkeld die de visualisatie van eiwitcomplexen onder toegepaste kracht mogelijk maakt. Deze techniek combineert snelle atomaire krachtmicroscopie (AFM) met fluorescentie-resonantie-energieoverdracht met één molecuul (smFRET). AFM maakt de nauwkeurige manipulatie van eiwitten met gecontroleerde krachten mogelijk, terwijl smFRET veranderingen in de afstand tussen specifieke eiwitlocaties bewaakt.

Belangrijkste bevindingen:

Met behulp van deze nieuwe aanpak hebben onderzoekers ongekende inzichten verkregen in het dynamische gedrag van eiwitcomplexen onder druk:

1. Conformationele veranderingen: Door kracht uit te oefenen op individuele eiwitten binnen een complex, observeerden de onderzoekers realtime conformationele veranderingen die eiwitinteracties moduleren. Deze veranderingen waren voorheen verborgen met behulp van traditionele technieken.

2. Complexe demontage: Het uitoefenen van kracht zou de demontage van eiwitcomplexen kunnen veroorzaken, waardoor de kritische krachtdrempels aan het licht zouden komen die specifieke eiwit-eiwitinteracties verstoren.

3. Allosterische regulatie: Door kracht geïnduceerde conformationele veranderingen zouden zich door het eiwitcomplex kunnen voortplanten, waardoor allosterische effecten kunnen ontstaan ​​die de interacties van verre eiwitdomeinen veranderen.

4. Verborgen interacties onthullen: Door eiwitcomplexen onder kracht te onderzoeken, ontdekten de onderzoekers nieuwe en voorbijgaande eiwit-eiwitinteracties die onder evenwichtsomstandigheden niet zichtbaar waren.

Betekenis:

Het vermogen om eiwitcomplexen onder toegepaste kracht te visualiseren opent nieuwe wegen voor het bestuderen van de eiwitdynamiek en interacties in een meer fysiologisch relevante context. Deze aanpak biedt inzicht in hoe mechanische krachten cellulaire processen reguleren, wat mogelijk kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe therapieën gericht op eiwitcomplexen die betrokken zijn bij ziekten.

Conclusie:

De combinatie van snelle AFM en smFRET heeft een revolutie teweeggebracht in de studie van eiwitcomplexen door de visualisatie van hun dynamisch gedrag onder kracht mogelijk te maken. Deze nieuwe aanpak heeft het potentieel om ons begrip van eiwitinteracties en cellulaire processen te transformeren en maakt de weg vrij voor toekomstige ontdekkingen op het gebied van moleculaire biologie en biofysica.