Учені створили «ДНК-вітрила», які одночасно вимірюють силу звʼязків сотень молекул
Дослідники з Канади створили новий метод, який дозволяє одночасно вимірювати механічні сили, що діють на сотні окремих молекул. У системі довгі нитки ДНК працюють як мікроскопічні вітрила: потік рідини тягне їх і передає точно контрольоване навантаження молекулі, закріпленій нижче.
Метод отримав назву Tether Force Spectroscopy. Він може зробити дослідження молекулярної механіки значно доступнішим для звичайних лабораторій, оскільки не потребує складних оптичних пасток або спеціальних мікроскопічних кульок.
ДНК ловить потік рідини як справжнє вітрило
У клітинах молекули постійно зазнають механічного навантаження. Білки розтягуються, рецептори утримують інші молекули, мембранні комплекси чинять опір руху, а окремі звʼязки руйнуються під дією сили.
Звичайні біохімічні тести часто показують лише те, чи можуть дві молекули звʼязатися. Але в живій клітині важливо й те, наскільки міцно цей звʼязок працює під навантаженням.
У новій системі дослідники прикріплюють довгу нитку ДНК до молекули-мішені. Потім через мікрофлюїдний канал пропускають рідину. ДНК чинить опір потоку й передає силу точці прикріплення. Чим швидше рухається рідина, тим сильніше «вітрило» тягне молекулу.
ДНК і досліджувану молекулу позначають флуоресцентними мітками. Завдяки цьому під мікроскопом можна безпосередньо спостерігати, коли структура розтягується, змінює форму або розʼєднується.
Сотні вимірювань замість одного
Традиційні оптичні пінцети надзвичайно точні, але часто працюють з однією молекулою за раз. Новий метод дозволяє бачити в одному полі мікроскопа сотні ДНК-вітрил і одночасно збирати дані для великої кількості молекул.
Дослідники перевірили систему на кількох типах взаємодій: розтягуванні молекул, «розстібуванні» структур і розриванні звʼязків. Результати порівняли з даними стандартних високоточних методів, і новий підхід показав хорошу відповідність.
Ще одна перевага — доступність обладнання. Для роботи достатньо флуоресцентного мікроскопа та простих насосів, які вже є у багатьох біологічних і хімічних лабораторіях.
Метод може бути корисним у пошуку ліків. Якщо молекула-кандидат добре звʼязується з мішенню у звичайному тесті, але легко відривається під механічним навантаженням, її поведінка в організмі може відрізнятися від очікуваної. Масові паралельні вимірювання сили допоможуть виявляти такі відмінності раніше.
