Новый метод, который одновременно измеряет поверхностное натяжение и вязкость или толщину капелек белка, поможет ученым изучить, как они меняются, открывая путь к лучшему пониманию механизмов этих заболеваний и разработке лекарств.
Исследование опубликовано в журнале Biophysical Reports.
Команда под руководством Рутгерса изучала биомолекулярные конденсаты, которые представляют собой жидкие капли, которые возникают в результате разделения фаз жидкость-жидкость внутри клеток в процессе, аналогичном тому, как масло образует капли в воде.
Материальные свойства этих белковых капель важны, потому что они играют ключевую роль в нейродегенеративных заболеваниях, таких как боковой амиотрофический склероз (БАС) и болезни Альцгеймера и Паркинсона. Основная идея заключается в том, что жидкие капли определенных белков могут превращаться в засорения или агрегаты молекул, которые являются признаком этих заболеваний.
Удивительно, но не существует хорошо зарекомендовавших себя методов для количественной оценки свойств материала этих белковых капель, в основном потому, что они очень малы – около триллионной объема капли дождя. Исследователи разработали простой метод, вдохновленный тем, как вы пьете через соломинку: давление всасывания во рту и скорость, с которой напиток течет по соломке, могут рассказать вам о свойствах жидкого напитка.
Точно так же можно измерить свойства материала капель белка, посмотрев, как капля движется внутрь и из кончика крошечной стеклянной пробирки, называемой микропипеткой.
Исследователи изучили капли обычных жидкостей, таких как масло и вода. Оказывается, что необходимо очень сильное давление, чтобы переместить их в микропипетку, чтобы преодолеть высокое поверхностное натяжение этих жидкостей в таком узком проходе. Но как только это напряжение преодолевается, капли масла и воды движутся слишком быстро, чтобы их можно было запечатлеть на камеру из-за их низкой вязкости.
Однако исследователи обнаружили, что капельки белка обладают правильным поверхностным натяжением и вязкостью, чтобы их можно было количественно изучить с помощью микропипетки.
«Тот факт, что мы можем применить технику микропипетки для точного измерения биомолекулярных конденсатов, подчеркивает важное различие между капельками белка и обычными жидкостями: поверхностное натяжение капель белка в тысячи раз ниже, а их вязкость в тысячи раз выше, чем у масла. или вода ", – сказал старший автор Чжэн Ши, доцент кафедры химии и химической биологии в Рутгерском университете Нью-Брансуика.
«Теперь мы можем, наконец, количественно изучить, как свойства материала капель белка меняются во время нейродегенерации.
Мы ожидаем, что этот метод будет широко применим и устранит некоторые ограничения, касающиеся текущих подходов. Это откроет двери для раскрытия механизмов, а также будет способствовать терапевтическим достижениям в лечении этих заболеваний."