Penn investigadores utilizan poros nanoscópicos para investigar structureUniversity proteína de Pennsylvania

IMAGEN: Los (derecha) formas de la proteína GCN4-p1passing través de un poro en zip (izquierda) y descomprimidos se muestran. Las diferencias de forma entre las versiones de dímero y monómero de la proteína se traducen … ver más

Crédito: Jeffery Saven y Wenhao Liu

Universidad de Pennsylvania investigadores han avanzado hacia un nuevo método de gen secuenciación de una hebra de bases de ADN se leen como que están roscados a través de un agujero nanoscópico.

En un nuevo estudio, han demostrado que esta técnica también se puede aplicar a las proteínas como manera de aprender más acerca de su estructura.

Los métodos existentes para este tipo de análisis son mano de obra intensiva, por lo general conlleva la recogida de grandes cantidades de la proteína. También a menudo requieren modificación de la proteína, lo que limita la utilidad de estos métodos para entender el comportamiento de la proteína en su estado natural.

técnica de translocación Los investigadores de Penn ‘permite el estudio de las proteínas individuales sin modificarlos. Las muestras tomadas de un solo individuo podrían ser analizados de esta manera, la apertura de aplicaciones para el diagnóstico de enfermedades y la investigación.

El estudio fue dirigido por Marija Drndi ?, profesor en la Escuela del Departamento de Física y Astronomía Artes y las Ciencias ‘; David Niedzwiecki, un investigador postdoctoral en su laboratorio; y Jeffery G. Saven, profesor en Penn Artes y Ciencias Departamento de Química ‘.

Fue publicado en el journalACS Nano.

La técnica del equipo de Penn se deriva de Drndi?’S trabajar en la secuenciación de genes de nanoporos, que tiene como objetivo distinguir las bases en una cadena de ADN por los diferentes ciento de la abertura que cada bloque a medida que pasan a través de un poro nanoscópico. Diferentes siluetas permiten diferentes cantidades de un líquido iónico para pasar a través. El cambio en el flujo de iones se mide por la electrónica que rodean el poro; los picos y valles de la señal que se pueden correlacionar con cada base.

Mientras que los investigadores trabajan para aumentar la precisión de las lecturas de niveles útiles, Drndi? y sus colegas han experimentado con la aplicación de la técnica a otras moléculas biológicas y estructuras a nanoescala.

Colaborar con el grupo de Saven, se pusieron a prueba sus poros en las moléculas biológicas, incluso más difíciles.

“Hay muchas proteínas que son mucho más pequeños y más difícil de manipular que una cadena de ADN que nos gustaría estudiar”, dijo Saven. “Estamos interesados ??en aprender acerca de la estructura de una proteína dada, por ejemplo, si es que existe como un monómero, o combinada con otra copia en un dímero o un agregado de múltiples copias conocidas como oligómeros.”

La detección es también a menudo una limitación.

“No hay manera de amplificar péptidos y proteínas como hay para el ADN,” Drndi? dijo. “Si quieres estudiar proteínas a partir de una fuente en particular, que está pegado con muestras muy pequeñas. Con este método, sin embargo, sólo puede recoger la cantidad de datos que necesita y el número de proteínas que desea pasar a través del poro y luego estudiarlos uno a la vez, ya que existen de forma natural en el cuerpo “.

Uso de la Drndi? nanoporos de nitruro de silicio del grupo, que pueden ser perforados para diámetros de encargo, el equipo de investigación objeto poner a prueba su técnica en GCN4-P1, una proteína seleccionada, ya que contiene un motivo estructural común que se encuentra en factores de transcripción y receptores intracelulares.

“La versión dímero se ‘cremallera’ juntos”, dijo Niedzwiecki, “Es una ‘espiral de la bobina’ de hélices entrelazadas que es más o menos cilíndrica. La versión de monómero es descomprimido y no es probable helicoidal; es probable que sea más como una cadena “.

Los investigadores pusieron relaciones diferentes de versiones comprimidos y descomprimidos de la proteína en un fluido iónico y ellos pasan a través de los poros. Si bien no puede decir la diferencia entre las proteínas individuales, los investigadores pudieron realizar este análisis en las poblaciones de la molécula.

“La forma de dímero y monómero de la proteína bloquear un número diferente de iones, por lo que vemos una caída en la corriente diferente cuando pasan por los poros”, dijo Niedzwiecki. “Pero obtenemos un rango de valores para ambos, como no todos los eventos de translocación molecular es el mismo.”

Determinar si una muestra específica de estos tipos de proteínas se agregan o no podía utilizarse para comprender mejor la progresión de la enfermedad.

“Muchos investigadores,” Saven dijo, “han observado estas largas marañas de péptidos agregados y proteínas en enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson, pero hay un creciente cuerpo de evidencia que sugiere estos ovillos están ocurriendo después del hecho, que lo que realmente están causando el problema son los conjuntos de proteínas más pequeñas. Tratar de averiguar cuáles son esas asambleas son y qué tan grandes sean actualmente es muy difícil de hacer, por lo que esta puede ser una forma de resolver ese problema. “

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