Zobrazovací technika schopná zachytit vibrace proteinů

Jako struny houslí či píšťaly varhan vibrují jednotlivé proteiny v lidském organismu – každý zcela specifickým způsobem. Jsou to pohyby téměř nerozpoznatelné, mají však zcela kritický význam pro zdraví každého z nás i délku našeho života. Něco takového se dlouho předpokládalo, teprve nyní se to však podařilo i prokázat.

Zasloužili se o to výzkumníci z Univerzity v Buffalu a z Hauptman‑Woodward Medical Research Institute (HWI), jimž se jako vůbec prvním podařilo prokázat vibrace antibakteriálního proteinu lyzozymu za pomoci techniky založené na terahertzové spektroskopii. Ukázali navíc, že tyto vibrace se nevytrácejí rychle a náhle, ale naopak postupně a dlouho doznívají – podobně jako „vyzvánění zvonů“. Tak to alespoň charakterizovala prof. A. Markelzová, která studii vedla.

A právě tyto nepatrné pohyby umožňují proteinům, aby podle potřeby rychle měnily svůj tvar a byly tak lépe připraveny k vazbě na další proteiny. Takové vazby jsou přitom zcela nezbytné pro naprostou většinu klíčových biologických funkcí organismu, jako je např. resorpce kyslíku, reparace buněk či replikace DNA.

„O záznam a měření těchto vibrací se začali vědci pokoušet už ve druhé polovině minulého století – vyžadovalo to však extrémně suché a studené prostředí a mimořádně drahé přístrojové vybavení,“ říká prof. Markelzová. „Naše technika je podstatně jednodušší a pracuje rychleji. Není nutné ochlazovat proteiny pod bod mrazu a využívat zdroj synchronního světla či nukleární reaktor, což bylo nutné dříve.“ Tým prof. Markelzové využívá zajímavé charakteristiky proteinů – že totiž vibrují vždy v téže frekvenci, jakou má světlo, které absorbují. Vystavují tedy proteiny světlu o různých frekvencích a polarizaci a zjišťují, jaký typ světla který z proteinů absorbuje. Technika, kterou vyvinul Edward Snell, docent strukturální biologie na Univerzitě v Buffalu, tak umožnila vědeckému týmu pozorovat vibrace proteinů za normálních biologických podmínek. A díky tomu také prokázali, že tyto vibrace přetrvávají – oproti dřívějším předpokladům – po delší dobu. Jak už řečeno, namísto dřívější představy proteinů jako mokré houby platí nyní analogie dobře znějících zvonů.

Předpokládá se navíc, že pomocí nové techniky bude možno zkoumat i to, jak proteinům ve výkonu jejich vitálních funkcí brání různé přirozeně či uměle vznikající inhibitory jednotlivých typů vibrací. Výzkum tak otevřel dveře ke zcela novému způsobu studia základních buněčných procesů, jež umožňují život, jakož i faktorů, které tyto procesy ohrožují.

Zdroj: Medical Tribune