Беспрецедентное разрешение раскрывает молекулярные деталиКак и люди, клетки используют машины для выполнения сложных задач, с которыми они сталкиваются, таких как сегрегация хромосом.
Эти молекулярные машины часто столь же сложны, как и устройства, созданные человеком, но понять, как именно они работают, гораздо труднее из-за их чрезвычайно малых размеров. В то время как инженер может относительно легко изучить созданную человеком машину или разобрать ее, чтобы выяснить, как она работает, молекулярная машина обычно имеет размер всего лишь одну десятитысячную миллиметра. Из-за этого ученым невероятно трудно понять, как работают эти молекулы.
«Если бы можно было действительно взглянуть на молекулярные машины, было бы намного легче понять, как они работают», — объясняет директор IMP Ян-Майкл Петерс. Именно это стало возможным благодаря новым методам создания синтетических форм этих молекулярных машин. Новая технология, разработанная недавно в IMP, позволяет проверить, как функционируют эти сложные молекулы, систематически манипулируя ими.
Добавьте к этому новую технику электронной микроскопии, которая снижает разрешение до атомного уровня — и действительно, теперь ученые могут прямо смотреть на эти машины. Для этого они сначала замораживаются при очень низких температурах, а затем анализируются пучками электронов, которые могут быть измерены с помощью новых детекторов беспрецедентной точности. С помощью этих подходов теперь можно визуализировать машины, построенные из крошечных белковых молекул, даже если они меньше одной сотой человеческого волоса в диаметре.Молекулярный комплекс включается
Команды Бренды Шульман, Хольгер Старк и Ян-Майкл Петерс применили эти подходы для визуализации молекулярной машины под названием APC / C. «APC / C инициирует сегрегацию хромосом, и делает это только после того, как материнская клетка завершит все другие шаги, необходимые для деления клетки. Мы знали все это, потому что в противном случае родились бы дочерние клетки с неправильным числом хромосом — с катастрофическими последствиями. последствия, — объясняет Ян-Майкл Петерс, — но мы не знали, как APC / C включается в нужное время ».Благодаря работе Бренды Шульман, Хольгера Старка и Яна-Майкла Петерса машина APC / C была непосредственно визуализирована до и после включения. «Интересно, что это показало, что APC / C может включиться сам, как умный гибридный автомобиль знает, когда переключиться с электрического двигателя на газовый или наоборот», — говорит Бренда Шульман. «Не имея возможности непосредственно увидеть APC / C в деталях с помощью электронной микроскопии, мы никогда не смогли бы узнать», — добавляет Хольгер Старк. «В будущем новая технология позволит нам визуализировать и понимать молекулярные процессы на уровне, о котором мы пока могли только мечтать».
В конечном итоге ученые надеются, что их работа поможет понять, как можно предотвратить ошибки в сегрегации хромосом, а также вызванные ими заболевания и синдромы.