Ученые используют звуковые волны, чтобы проверить, насколько хорошо синтетические антитела связываются со своими антигенными мишенями.

7 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

от Cell Press

Мы полагаемся на временные межбелковые связи в важнейших процессах, включая ферментативные реакции, связывание антител и реакцию на лекарства. Возможность точно охарактеризовать эти связи важна для проверки эффективности потенциальных методов лечения, но доступные в настоящее время методы ограничены в своих возможностях либо предоставлять информацию на уровне одиночных связей, либо тестировать большое количество связей.

7 июня в журнале «Биофизический журнал» исследователи представили более доступный метод измерения прочности и продолжительности белок-белковых связей при нагрузках, аналогичных тем, которые они испытывают внутри нашего тела. В этом методе используются звуковые волны, чтобы разъединить связанные белки, и поводки ДНК, чтобы удерживать два белка близко друг к другу, чтобы они могли восстановить связь после разрыва связи. Это нововведение позволяет повторно тестировать одни и те же белковые связи до 100 раз, предоставляя ценную информацию о том, как меняется прочность связей с возрастом молекул.

«Мы хотели предложить метод, который был бы достаточно модульным, чтобы его можно было применять к разным типам связей, имел бы разумную производительность и достигал бы высокой молекулярной точности, которая в настоящее время доступна только с помощью очень совершенных методов, таких как оптический или магнитный пинцет, которые часто трудно понять неспециалистам», — говорит старший автор Лоран Лимозин, биофизик Национального центра научных исследований (CNRS).

Для этого команда Лимозина в сотрудничестве с коллегами из Марселя и Парижа объединила две существующие технологии: акустическую силовую спектроскопию, которая позволяет тестировать множество молекулярных пар одновременно, и ДНК-каркасы, которые позволяют многократно тестировать одни и те же связи.

Во время акустической силовой спектроскопии пары связанных белков проверяются внутри заполненной жидкостью камеры. Белки удерживаются каркасом ДНК, так что одна цепь ДНК прикрепляет первый белок ко дну камеры, а другая цепочка прикрепляет второй белок к небольшому шарику кремнезема. Когда исследователи обрушивают камеру звуковой волной, сила волны оттягивает кремниевую бусину – и белок, к которому она прикреплена – от дна камеры. Если сила достаточно сильна, это тянущее действие разрывает связь между двумя белками. Однако в этом новом методе третья цепь ДНК действует как поводок, удерживающий белки вместе после разрыва их связи.

«Оригинальность нашего метода заключается в том, что помимо этих двух нитей с каждой стороны, в середине у вас есть поводок, который соединяет две нити и удерживает белки вместе при разрыве», — говорит Лимозин. «Без этого поводка отслоение было бы необратимым, но это позволяет повторять измерение почти столько раз, сколько вы пожелаете».

В качестве доказательства концепции исследовательская группа использовала эту технику для характеристики двух одномолекулярных взаимодействий, представляющих биомедицинский интерес: связи между белками и рапамицином, иммунодепрессантом, и связи между однодоменным антителом и антигеном ВИЧ-1.

Исследователи наблюдали за этими циклами соединения и разрыва с помощью микроскопа. Возможность многократно проверять одну и ту же связь белок-белок важна для изучения различий между молекулярно идентичными парами. Это также позволяет исследователям изучить, как эти взаимодействия изменяются по мере старения молекул, что может быть важно для определения периода полураспада лекарств или антител.