Білки були помічені в проведенні електрики, і вчені спантеличені

Це електрика

Білки, будівельні блоки в кожній клітині, як правило, вважаються краплями інертного органічної речовини. Тепер вчені спіймали одного конкретного білка, що робить щось неймовірне: проводить електрику.

Якщо результати можуть бути відтворені і використані, ми могли б стати потужним новим діагностичним інструментом для медичного використання, здатним ідентифікувати молекули одного білка з невеликою кількістю електричного струму.

Через чотири роки навчання з часу їх первинних експериментів команда з Університету штату Арізона перевірила і перевірила подвійну перевірку своєї роботи, поставивши дані проти різних гіпотез і пояснень і прийшовши до висновку, що це дійсно білок, який проводить електрику.

«Якщо це правда, це приголомшливо», - говорить провідний дослідник Стюарт Ліндсей. «Те, що ця стаття в основному перевіряє, - це все альтернативні пояснення наших даних і виключення всіх артефактів».

Ілюстрація протеїну alphaVbeta3, який проводить електрику. (Weisi Song, Biodesign Institute, Арізонський державний університет)

Історія починається з розробки крихітних ДНК-і амінокислотних читачів, розроблених Ліндсі і його командою, читачами, які блокують окремі молекули між електродами - технологію, відому як туннелирование розпізнавання.

Побачивши успіх з поодинокими молекулами, дослідники підскочили на рівень і задалися питанням, чи може той же електричний імпульс ідентифікувати цілі білки.

Зрозуміло, вони виявили, що, коли клей-подібний домен білка интегрина альфа Vbeta3 підключений між двома електродами, він показав «надзвичайно високу електронну провідність».

Протягом декількох років команда намагалася знайти пояснення, яке відповідає цьому феномену - таке пояснення, як електронний стрибок, де електрони можуть стрибати між атомами на відстанях. Але ніщо, здавалося, не відповідало даними в експерименті.

Потім Ліндсей наткнувся на роботу теоретичного біофізика Габора ват з Університету Етвеша Лорана в Угорщині, який висунув ідею, засновану на квантовій механіці, про те, що білки «збалансовані» в спеціальному стані між провідними і ізолюючими.

Електрична флуктуація може привести до того, що білок стане електричним провідником або електричним ізолятором, каже Ваттай, і це схоже на те, що Ліндсі і його колеги знаходили в своїх тестах.

«У наших експериментах ми спостерігали це дивна поведінка в цьому величезному протеїні, провідному електрику, але воно не є статичним. Це динамічна річ, - каже Ліндсей.

«Нижче певного упередженості це всього лише ізолятор, але коли починають коливатися коливання, вони величезні».

Новий спосіб розуміння білків

Ідея полягає в трьох кривих розподілу рівнів енергії для білків: одне відповідає металевому або проводить станом, одному - станом ізолятора, а середнє - до цього квантовому критичного стану між ними.

За допомогою Vattay і деякого суперкомп'ютерного моделювання дослідники змогли зіставити свій білковий домен alphaVbeta3 з цим квантовим критичним станом.

В подальших експериментах з використанням більш досконалої установки вчені змогли створити пристрій, яке включало і вимикали електропровідність білка.

Дослідники обережно ставляться до своїх висновків до сих пір, тому що вони працювали тільки з одним білком, і є багато, про які ми до цих пір не знаємо, чому вони поводяться таким чином. Сподіваємося, що майбутні дослідження можуть заповнити деякі з цих прогалин.

Потенційно, хоча ми дивимося на абсолютно новий спосіб зрозуміти білки, вбираючи то, як ми можемо їх використовувати в нанорозмірних пристроях, або як ми можемо адаптувати методи лікування захворювань, в яких вони беруть участь.

Ми можемо опинитися на межі радикального переосмислення електричних властивостей білків.

«В принципі, ми усунули всі ці джерела« Я не вірю цим даним », і ми як і раніше бачимо це дивна поведінка цього величезного білка, який проводить електрику», - каже Ліндсей.

«Він все ще там, і він гарний».

Дослідження опубліковане в Nano Futures.