Каждая клетка человеческого тела содержит миллионы белков — молекул, отвечающих за структуру, функцию и регуляцию тканей и органов. Для выполнения более сложных и специализированных задач, чем это было бы возможно в одиночку, белки образуют группы.Однако группировка может быть палкой о двух концах. Аномальные группы связаны с раком, сердечной аритмией и другими заболеваниями.
Из-за невероятно малого размера белков выяснение состава групп в живых клетках может быть затруднено.«Мы только начинаем изучать, как подсчитывать белки, которые образуют группы, и есть ли смысл говорить о конкретных размерах групп или диапазонах размеров групп», — сказал Стив Пресс, доктор философии, доцент кафедры физики Института физики.
IUPUI School of Science, автор-корреспондент исследования, который руководил проектом. «По мере того, как мы подсчитываем белки в группах и оцениваем, как они собираются, мы будем двигаться к способам диагностики аномалий размера группы, связанных с заболеванием».Группы белков не случайны, и каждая группа выполняет определенную функцию, определяемую генетическим кодом, такую как выработка энергии для клетки или разделение частей ДНК во время деления клетки.Только методы визуализации со сверхвысоким разрешением — современный метод визуализации — могут выявить, сколько белков образуют группу, размер которой обычно составляет 1/20 000 ширины человеческого волоса.«Методы визуализации сверхвысокого разрешения намного опережают методы анализа», — сказал Пресс. «Мы можем собирать красивые изображения, но превратить их в конкретную цифру количества белков в группе — непростая задача».
Визуализация со сверхвысоким разрешением работает путем генетического кодирования небольших флуоресцирующих молекул на белках, которые в конечном итоге образуют группы. У каждого белка своя «лампочка».
Эти лампочки обычно заполняют пространство размером в один пиксель на изображении сверхвысокого разрешения.Подсчет этих белков в группе должен быть таким же простым, как подсчет лампочек, за исключением того, что эти лампочки мерцают. И их мерцание зависит от того, где именно находится группа белков внутри клетки. Это проблема, которую Прессе и его коллеги решили теоретически — вычислить, сколько мерцающих лампочек было упаковано в один крошечный пиксель.
«Хотя работа по группированию белков проводилась в пробирках, очень мало работы было сделано в живых системах, которые намного сложнее и труднее поддаются изучению», — сказал Пресс, биофизик из IUPUI. «Наша цель — понять, что является нормальным, чтобы мы могли также узнать, что не является нормальным. В конечном счете, предотвращение или исправление аномального группирования потребует знания и того, и другого».
