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Un modo più semplice per spiare molecole canaglia
Le singole proteine svolgono un ruolo chiave nello sviluppo di una serie di malattie, tra cui l'Alzheimer, il Parkinson e l'Huntington. Un certo numero di nuove tecniche di imaging possono rivelare il comportamento di singole biomolecole, ma questi approcci sono complicati e costosi. Ora una nuova tecnica, sviluppata all'Università di Harvard, potrebbe fornire un modo più economico e semplice per misurare e tracciare le molecole mentre si muovono liberamente attraverso una soluzione.
Molecole di tracciamento: La configurazione CLIC consiste in una lente convessa sopra un pezzo di vetro ricoperto da una soluzione proteica (rosa). Un microscopio ottico a fluorescenza e telecamere tracciano singole molecole.
Le proteine sono piccole, circa due nanometri in media, e si muovono rapidamente, rendendole difficili da tracciare al microscopio. Un modo popolare per osservare le interazioni tra due proteine è quello di legarne una a una superficie e attendere che un'altra molecola arrivi e interagisca. Il problema con questo approccio, spiega Adam Cohen , assistente professore di chimica all'Università di Harvard e vincitore del premio TR35 nel 2007, è che le proteine si comportano diversamente quando sono attaccate a una superficie, poiché hanno meno libertà di movimento.
Il laboratorio di Cohen ha adattato un normale microscopio a fluorescenza per rendere più semplice l'imaging di singole molecole. La nuova tecnica, chiamata Confinamento indotto da lenti convesse (CLIC), stringe le molecole tra una lastra di vetro piana e una lastra curva, in modo che siano confinate ma non legate. Sebbene ci siano altri modi per immobilizzare singole molecole, generalmente richiedono dispositivi specializzati, che possono essere complessi o costosi.
Una delle ricercatrici post-dottorato di Cohen, Sabrina Leslie, ha modificato un normale microscopio a fluorescenza utilizzando una configurazione meccanica. Una lente convessa tocca il centro di un pezzo di vetro piatto ricoperto da una soluzione contenente proteine. La superficie curva della lente è posizionata a faccia in giù. Le proteine si diffondono attraverso la soluzione, ma le loro dimensioni limitano la distanza che possono percorrere verso il centro, dove lo spazio tra il vetro piano e il vetro curvo si riduce. Fino a che punto possono viaggiare le proteine consente ai ricercatori di determinare la dimensione di ciascuna proteina.
La lente controlla anche la profondità della soluzione. Ciò impedisce alle proteine di sovrapporsi l'una sull'altra, come avviene normalmente. La configurazione rende anche più facile osservare le singole proteine più a lungo, perché sono confinate tra il vetro piatto e la lente.
Questo è un approccio meravigliosamente semplice e nuovo, afferma Julio Fernandez , un professore di studi biologici alla Columbia University il cui laboratorio studia la dinamica delle proteine. Dice che osservare le molecole per un tempo molto lungo ad alta risoluzione darà ai ricercatori abbastanza tempo per vedere come si comportano le singole proteine. È molto meglio osservare qualcosa con le sue dinamiche invariate, dice.
La nuova tecnica potrebbe aiutare i ricercatori a capire, ad esempio, come una singola proteina contribuisce alla formazione di placche amiloidi, grovigli di proteine che si trovano tra le cellule nervose nell'Alzheimer. Ciò dovrebbe ampliare la portata degli esperimenti che potrebbero essere possibili, afferma Cohen.
Un altro vantaggio della configurazione CLIC è che è economico. I microscopi progettati per l'imaging di singole proteine costano circa $ 100.000. Puoi fare di meglio con CLIC e ti costerebbe un paio di centinaia di dollari, dice Fernández. Non richiede alcun software particolare o attrezzatura costosa, dice, aggiungendo che ha intenzione di provare la tecnica nel suo laboratorio.
Fernández sottolinea che ci vorrà tempo ed esperimenti per confermare quanto sarà utile la tecnica, ma dice, penso che sembri più che promettente.