Molekuly proteinů v buňkách fungují jako miniaturní antény
Fluorescentní proteiny, původně objevené v medúzách, jsou v současnosti široce používány ke studiu molekulárních procesů v živých buňkách a organismech. Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB) ve spolupráci s kolegy z Mikrobiologického ústavu a Ústavu molekulární genetiky AV ČR prokázali, že se tyto molekuly chovají jako antény, jejichž optické vlastnosti závisejí na jejich prostorové orientaci. Nově popsané charakteristiky tak mohou nalézt uplatnění v základním výzkumu, ale též při vývoji léčiv.
K dosažení uvedených výsledků vědci připravili bakterie s fluorescentními proteiny a zjistili podmínky, za kterých tyto bílkoviny vytvářejí krystaly. S pomocí unikátního mikroskopu potom proměřili, jak krystaly absorbují a emitují světelné záření, a pomocí výpočtů určili směrové vlastnosti jednotlivých molekul. Díky tomu byli schopni potvrdit, že se fluorescentní proteiny nechovají jako světélkující body, za které jsou často mylně považovány, ale jako miniaturní antény. Podobně jako antény rádia, WiFi či televizního vysílače pohlcují světlo pouze z některých směrů a stejně tak vysílají záření pouze do určitých směrů.
Z praktického hlediska znamená připojení fluorescentní bílkoviny k jinému zkoumanému proteinu vlastně připojení miniaturní antény. Díky tomu bude možné detailně zjišťovat změny tvaru molekul zkoumaného proteinu v živé buňce, mj. třeba vlivem podávaného léčiva. „Důležitost našeho objevu spočívá v tom, že ačkoli jsou molekuly fluorescentních proteinů široce používány v biologickém výzkumu, fakt, že se chovají jako antény, není doceněn. Znalost směrových vlastností těchto bílkovin přitom může umožnit zcela nové způsoby jejich využití,“ dodává dr. Josef Lazar z ÚOCHB. Jeho tým ve spolupráci s dalšími skupinami z ÚOCHB se již snaží současné poznatky aplikovat např. při studiu fyziologického působení inzulinu a vývoji jeho náhražek, které by se daly užívat perorálně. Jiným příkladem možného použití je sledování elektrických signálů v nervových buňkách, které může najít uplatnění ve studiu mozku a neurologických onemocnění.
Zdroj: Myšková J, Rybakova O, Brynda R, Khoroshyy P, Bondar A, Lazar J. Directionality of light absorption and emission in representative fluorescent proteins. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020 Dec 3;202017379. doi: 10.1073/pnas.2017379117. Online ahead of print.
Zdroj: MT