Самые повсеместные ворота клетки – ионные каналы калия – важность этого типа ионных каналов была подкреплена в 2003, когда Родерик Маккиннон получил Нобелевскую премию по химии для решения первого строения атома бактериального канала калия KcsA.Несмотря на большое собрание произведений, точные молекулярные детали, лежащие в основе селективности иона и транспортировки канала калия, остаются неясными. «Так как обычные методы, такие как кристаллография рентгена, захватывают только усредненные замороженные структуры, не возможно заняться расследованиями, как динамический из белка мог быть вовлечен в ключевые аспекты их функции», объясняет физик Алипаса Вацири, совместный лидер группы в Лабораториях Макса Ф. Перуца (MFPL) и Институте Молекулярной Патологии (IMP) и глава Квантовых Явлений «платформы исследования & Наноразмерных Биологических Систем» (QuNaBioS) Венского университета.Новый метод, чтобы распутать тайну селективности ионного каналаКоманды Вацири, вместе с исследователями в Институте Биофизической Динамики (Чикагский университет), теперь использовали инфракрасную спектроскопию (IR) вместе с молекулярными динамическими моделированиями полученных спектров, чтобы исследовать самые тонкие изменения в форме канала калия KcsA, которые вызваны, связав или калий или на только 0,04 миллимикрона меньший ион натрия.
Эта комбинация, оказалось, была мощным инструментом, чтобы распутать замысловатые спектры IR – которые содержат вклады от целого белка – отводя каждую роль спектра к аминокислотам, которые способствуют ему.«Этот новый подход позволяет нам исследовать эти механизмы не вызывающим волнение способом, означая без утомительных и дорогих стратегий маркировки изотопа. Кроме того, это открывает способ изучить структуру и динамику ионных каналов на их биологически соответствующих временных рамках, расширяя его на двумерную инфракрасную спектроскопию», говорит Кристоф Гоц, студент доктора философии в лаборатории Vaziri и соавтор бумаги.
Исследование показывает впервые, что комбинация этих двух методов может использоваться, чтобы обнаружить тонкие конформационные изменения в больших мембранных белках, таких как канал калия KcsA. Кроме того, это открывает способ захватить динамику белков в режиме реального времени в атомной резолюции, которая была невозможна со стандартными методами до сих пор.