Vloga stikov pri proteinski prevodnosti na velike razdalnje

From Wiki FKKT

Jump to: navigation, search

Proteini veljajo za izolatorje kljub temu, da obstajajo različni dokazi o njihovi prevodnosti. Z merjenjem prevodnosti enega samega proteina v njegovem naravnem okolju so raziskovalci dokazali, da je faktor, ki kontrolira to prevodnost vrsta električnega stika, ki ga ta protein tvori s specifičnim ligandom[1].


Contents

Vrstični tunelski mikroskop

Vrstični tunelski mikroskop je naprava za slikanje površine preučevanega predmeta v velikostnem razredu atomov.Glavna komponenta tunelskega mikroskopa konica za skeniranje. Med postopkom slikanja se konica približa vzorcu na razdaljo nekaj Å in med njima se vzpostavi napetost (od mV pa do nekaj V). Glede na majhno razdaljo med njima pride do tunelskega pojava in elektroni začnejo prehajati vakum med elektrodama, zaradi česar steče tok. Ta je odvisen od ~e-L, kjer je L širina vrzeli, tako da že majhna sprememba razdalje (nekaj pm) pomeni merljivo spremembo toka. Gre za vzpostavljeno razmerje med napetostjo, tokom in razdaljo konice od vzorca. Ob spreminjanju ene vrednosti se spremenita tudi drugi dve ki jih nato detektiramo in na podlagi meritev sestavimo sliko[2].


Meritve prevodnosti ene same molekule

Pri raziskavi članka so uporabili vrstični tunelski mikroskop tako, da so elektrodi mikroskopa prevlekli s peptidno plastjo specifičnih epitopov. Na te so vezala želena protitelesa in nekateri drugi proteini. Ob vzpostavitvi tunelskega pojava je preko teh proteinov stekel tok, ki so ga izmerili v odvisnosti od spremembe napetosti. Na podlagi takega prenosa elektronov čez omenjene proteine so določili njihove prevodnosti. Izkazalo se je, da je bila izmerjena prevodnost odvisna od stikov med opazovanimi strukturami in ligandi, ki so bili vezani na elektrodi. Prevodnost so izmerili v obliki krivulje medsebojne odvisnosti napetosti in toka, ki so bile v veliki večini linearne. To jim je omogočilo, da so posamezno krivuljo karakterizirali z eno samo prevodnostno vrednostjo (G). Porazdelitve prevodnosti molekul, ki so imele eno možno vezavno pot, so pokazale en vrh, protitelesa z dvema možnima potema, pa dva. Ugotovili so, da je prevodnost v manjšem Fab proteinu, kjer je razdalja med elektrodama 2,5 nm, manjša kot pri včjih protitelesih, kjer je razdalja 4,5 nm. Nato so potrdili, da razdalja med elektrodama nima vpliva na prevodnost proteina,spremeni pa se frekvenca pridobivanja podatkov, kar je razlog dostopnosti sonde z epitopom za vezavo protiteles[1].


Prevodnost glede na proteinsko geometrijo

Raziskava je pokazala da je prevodnost proteinov poleg kemijske narave stikov, močno odvisna tudi od lokalnih sprememb v proteinski strukturi. Zaključili so, da specifične interakcije med ligandom in njegovim rezeptorjem tvorijo dobre električne povezave do proteinov. Šibkejša vezava do hidrofobne notranjosti proteina se je izkazala za bolj efektivno, ko govorimo o proteinski prevodnosti, kot močna vezava do hidrofilne zunanjosti. Če se injicirani elektroni gibajo v notranjosti proteina potem sekundarni nespecifični stik deluje le kot bariera na hidrofilni površini proteina[1]. .


Aplikacije opisane metode

Dejstvo, da specifični ligandi tvorijo zelo dobre električne povezave ima veliko možnih tehnoloških aplikacij. Potreba po vsaj eni specifični vezavi za prevodnost pomeni, da ni nobenega signala v ozadju. Zato bi lahko ta metoda predstavljala direktno, občutljivo in zelo selektivno detekcijo posamičnih molekul brez uporabljanja označevalcev. Prav tako lahko občutljivost prevodnosti na strukturne spremembe proteina omogoči direktno električno spremljanje teh sprememb, mogoče celo beleženje encimskega gibanja v realnem času[1].. Še ena možna aplikacija metode pa bi bila dinamično merjenje prevodnostnih sprememb[3].


Viri in literatura

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 B. Zhang, W. Song, P. Pang, H. Ali, Q. Chen, P, Zhang, S. Lindsay: Role of contacts in long-range protein conductance. PNAS. 2019, 119, 13, str. 5886-5891.
  2. C. J. Chen, 1993. Introduction to Scanning Tunneling Microscopy. Oxford: University Press.
  3. Y. Choi, I. S. Moody, P. C. Sims, S. R. Hunt, B. L. Corso, I. Perez, G. A. Weiss, P. G. Collins: Single-molecule lysozyme dynamics monitored by an electronic circuit. Science. 2012, 335, str. 319–324.
Personal tools