Атомная микроскопия в биохимии

Исследование «развернутого белка» с помощью АСМ, является актуальной задачей в рамках силовой спектроскопии. Белок представляет из себя сложную полимерную структуру с 4-мя уровнями организации.

(*АСМ - атомная силовая микроскопия)

Исследование «развернутого белка» имеет огромную область в биофизике и биохимии, адаптация АСМ под изучение «развернутого белка» заставила создать целую научную область и экспериментальную базу. В итоге это привело к техническому улучшению силовой спектроскопии, инструментальных возможностей, силы разрешения.

Одной из причин, которая вызывает интерес к изучению «развернутого белка» с помощью АСМ, является возможность проследить процесс «разворачивания» белка более детально. Белок можно «развернуть», словно клубок, классическими методами, типа химической или термической денатурации.  Именно эти разные пути денатурации можно исследовать с помощью АСМ, понять механизмы и аспекты, которые ранее были непонятны.

Важной характеристикой белка является прочность и связана с физиологической функцией. У белков достаточно прочные полимерные конструкции, и существует множество методов для «разворачивания» структуры белка ( например, «оптический пинцет»). АСМ является более простым методом для этих целей.

Структуры белков (первичные, вторичные, третичные, четвертичные) удерживаются с помощью различных взаимодействий: водородные связи, гидрофобные взаимодействия, ионные, ван-дер-ваальсовские силы. Все они достаточно слабые, но в совокупности дают прочную структуру ,за счет которой белок остается прочным.

Так как обычный метод не позволял создавать необходимую разрешающую силу для изучения белковых структур, были придуманы два метода: «force clamp» и «force ramp».

Эти новые экспериментальные методики и инструментальные модификации, привели к новому понимаю того, как белковые структуры контролируют свои физиологические функции.

«Развертка» структуры белка с помощью АСМ.

Слева: схема стандартного эксперимента, где показан полипептид. Его растягивают между зондом спектрометра и поверхностью, к которой он присоединен. Вверху справа: график зависимости в режиме постоянной скорости. Внизу справа: график зависимости в режиме постоянной силы.

Литература:

"Atomic Force Microscopy"
PETER EATON
Requimte, and Faculty of Science,
University of Porto
PAUL WEST
The AFM Workshop