В наших камерах большой трафик. Например, многие белки должны перемещаться от места их производства в цитоплазме к ядру, где они используются для считывания генетической информации.
Поры в ядерной мембране позволяют им переноситься в ядро клетки и из него. Профессор Арговии Родерик Лим из Биоцентра и Швейцарского института нанонаук при Базельском университете изучает биофизические основы этого транспорта.
Чтобы лучше понять этот процесс, он создал искусственную модель комплекса ядерных пор вместе с учеными из Лозанны и Кембриджа, что привело к открытию того, что его белки функционируют как наноразмерные «липучки», которые можно использовать для транспортировки мельчайшие частицы.«Грязная липучка» внутри ядерной поры
Ядерные поры представляют собой белковые комплексы внутри ядерной мембраны, которые обеспечивают молекулярный обмен между цитоплазмой и ядром. Движущая сила — диффузия.
Ядерные поры выстланы белками типа «липучки». Только молекулы, специально помеченные импортными белками, могут связываться с этими белками и, таким образом, проходить через поры.
Но для всех несвязывающих молекул ядерная пора действует как барьер. Исследователи предположили, что транспорт зависит от силы связывания с белками, подобными «липучкам». Связывание должно быть достаточно сильным, чтобы транспортируемые молекулы могли связываться, но в то же время не слишком плотным, чтобы они могли диффундировать через поры.
В искусственной системе, воссоздающей ядерную пору, исследователи проверили свою гипотезу. Они покрыли частицы импортными белками и изучали их поведение на молекулярной «липучке». Интересно, что исследователи обнаружили параллели в поведении ленты на липучке, какой мы ее знаем. На «чистой липучке» частицы сразу прилипают.
Однако, когда «липучка» заполнена или «загрязнена» импортными белками, она становится менее липкой, и частицы начинают скользить по ее поверхности просто за счет диффузии. «Понимание того, как функционирует процесс переноса в комплексе ядерных пор, было решающим для нашего открытия», — говорит Лим. «С помощью наноразмерной« липучки »мы должны иметь возможность определять путь, по которому следует идти, а также ускорять перенос выбранных частиц, не требуя внешней энергии».Возможные технологические приложения "лаборатория на кристалле"
Исследования Лима процессов биомолекулярного переноса составляют основу для открытия этого замечательного явления, когда частицы могут избирательно транспортироваться с помощью молекулярной «липучки». «Этот принцип может найти очень практическое применение, например, в качестве наноразмерных конвейерных лент, эскалаторов или путей», — объясняет Лим. Это также потенциально может быть применено для дальнейшей миниатюризации технологии «лаборатория на кристалле», крошечных лабораторий на микросхемах, где этот недавно открытый метод транспортировки сделает современные сложные системы насосов и клапанов устаревшими.