Структурная биология

Метод рентгеноструктурного анализа до сих пор является «золотым стандартом» в исследовании пространственной организации биополимеров, в частности белков. Несмотря на это, он не лишен существенных недостатков и ограничений: необходимые кристаллы трудно получать, кристаллизуемые молекулы обычно помещают в условия, далекие от таковых в клетке (температура, ионная сила и т. п.), получаемая структура зачастую является «средним по палате», а информация о подвижности молекул и вовсе напрямую недоступна. Однако новые фемтосекундные рентгеновские лазеры сулят истинный переворот в области структурной биологии. Возможно, в скором будущем кристаллизовать и вовсе не придется, а исследователи будут снимать «кино» про единичные молекулы с атомарным разрешением.

Серебристые муравьи живут в пустынях и ищут корм при такой жаре, которую большинство живых существ не выносит. Замечательную жароустойчивость серебристым муравьям гарантируют особые кожные покровы, состоящие из треугольных в сечении волосков. Такие структуры не только хорошо отражают свет, но и помогают муравью активнее излучать лишнее тепло в среднем инфракрасном диапазоне. Изобретение муравьев может вдохновить инженеров на создание новых материалов, обладающих охлаждающими свойствами.

Термофорез — движение молекул в градиенте температур — давно используется в химии и физике для изучения коллоидных растворов. Добавив инфракрасный лазер к флуоресцентному микроскопу, разработчики метода добились локальных изменений температуры и возможности тут же регистрировать изменения сигнала от молекул. Метод окрестили микроскопическим термофорезом, и в 2010 году он дебютировал в биологии. Метод позволяет делать точные количественные оценки самых разных бимолекулярных взаимодействий (например, белок–лиганд, белок–белок, белок–нуклеиновая кислота и т.д.). Измерения можно проводить непосредственно в биологических жидкостях, что приближает условия к естественным, исключает необходимость иммобилизации молекул и просто экономит время. Всё это делает микроскопический термофорез привлекательным методом как для фундаментальных исследований, так и для биомедицинских приложений.

Немецкие ученые расширили возможности молекулярной инженерии, применив для сборки структур из ДНК стэкинг концов двойных спиралей. С помощью этих относительно слабых взаимодействий можно соединять отдельные блоки из ДНК, и, что важно, такие соединения будут обратимыми. Используя лабильные контакты для соединения отдельных блоков, можно управлять их сборкой и манипулировать формой конструкции.

В мире всё состоит из молекул, а белки — ключевые молекулы живого мира. Пока что мы не можем посмотреть напрямую, как они работают в клетках, но с каждым днем возможностей для анализа становится все больше. Ученые из Китая и Германии предложили экспериментальный подход к изучению динамики единичных белков.