Un team interdisciplinare di Francoforte e Jena ha sviluppato una sorta di esca con cui pescare complessi proteici dalle miscele. Grazie a quest' esca, ' la proteina desiderata è disponibile molto più velocemente per ulteriori esami al microscopio elettronico. Il team di ricerca ha battezzato questo strato innovativo di carbonio molecolare ultrasottile "nanofoglio intelligente". Con l'aiuto di questo nuovo sviluppo, malattie e il loro trattamento con farmaci possono essere meglio compresi, Per esempio.

"Con il nostro processo, nuovi tipi di proteine ​​possono essere isolati da miscele e caratterizzati entro una settimana, " spiega Daniel Rhinow del Max Planck Institute of Biophysics di Francoforte. "Ad oggi, solo l'isolamento delle proteine ​​faceva spesso parte di un dottorato di diversi anni." Insieme ad Andreas Terfort (Goethe University) e Andrey Turchanin (Friedrich Schiller University Jena), l'idea si è evoluta alcuni anni fa di pescare le proteine ​​desiderate direttamente dalle miscele dotando un nanofoglio di siti di riconoscimento su cui si lega la proteina bersaglio. I ricercatori sono ora riusciti a rendere le proteine ​​direttamente disponibili per l'esame utilizzando la crio-microscopia elettronica attraverso un "nanofoglio intelligente".

La criomicroscopia elettronica si basa sul congelamento shock di un campione a temperature inferiori a -150 °C. In questo processo, la proteina mantiene la sua struttura, non sono necessari fissanti e coloranti interferenti, e gli elettroni possono facilmente irradiare l'oggetto congelato. Il risultato è ad alta risoluzione, immagini tridimensionali delle strutture più piccole, ad esempio di virus e DNA, quasi fino alla scala di un atomo di idrogeno.

In preparazione, le proteine ​​vengono congelate in uno strato d'acqua estremamente sottile su una minuscola griglia metallica. In precedenza, i campioni dovevano essere puliti con una procedura complessa, che spesso comportava un'ampia perdita di materiale, prima del loro esame al microscopio elettronico. La procedura di microscopia elettronica ha successo solo se un solo tipo di proteina è legato nello strato d'acqua.

Il gruppo di ricerca guidato da Turchanin sta ora utilizzando nanofogli spessi solo un nanometro e composti da un monostrato molecolare autoassemblato reticolato. Il gruppo di Terfort riveste questo nanofoglio con un agente gelificante come base per la sottile pellicola d'acqua necessaria per il congelamento. I ricercatori quindi attaccano i siti di riconoscimento (uno speciale gruppo di acido nitrilotriacetico con ioni di nichel) ad esso. Il team guidato da Rhinow utilizza i nanosheet intelligenti trattati in questo modo per estrarre le proteine ​​da una miscela. Questi sono stati preventivamente contrassegnati con una catena di istidina con la quale si legano ai siti di riconoscimento; tutte le altre particelle interferenti possono essere risciacquate. Il nanofoglio con la proteina legata può quindi essere esaminato direttamente al microscopio elettronico.

"I nostri nanofogli intelligenti sono particolarmente efficienti perché lo strato di idrogel stabilizza il sottile film d'acqua necessario e allo stesso tempo sopprime il legame non specifico delle particelle interferenti, " spiega Julian Scherr della Goethe University. "In questo modo, la biologia strutturale molecolare può ora esaminare le strutture e le funzioni delle proteine ​​molto più velocemente." La conoscenza acquisita da questo può essere utilizzata, Per esempio, comprendere meglio le malattie e il loro trattamento con i farmaci.

Il team ha brevettato i nuovi nanofogli e inoltre ha già trovato un produttore che porterà questo utile strumento sul mercato.