Исследователи из МФТИ в сотрудничестве с иностранными коллегами изучили кристаллизацию молекул мембранного белка бактериородопсина. Выяснилось, что большие кристаллы растут не за счет материалов из раствора, в котором находятся, а сливаясь с более мелкими соседними кристаллами. Статья ученых опубликована в журнале Crystal Growth&Design, об исследовании рассказывается на сайте МФТИ.
Мембранные белки находятся на поверхности клеточных мембран и выполняют функции, в первую очередь связанные с приемом сигналов и передачей веществ сквозь мембрану. Для понимания функционирования этих белков ученые изучают их молекулярную структуру, а для этого сначала получают кристаллы этих молекул, а затем исследуют их с помощью рентгеновского излучения. Излучение помогает восстановить структуру белка за счет того, что уложенные в правильную кристаллическую решетку атомы в молекуле многократно усиливают излучение строго в определенных направлениях, что позволяет точно определить их местоположение.
В данном случае биофизики исследовали рост кристаллов мембранного бактериородопсина при помощи флюоресцентной микроскопии, наблюдая на протяжении месяца за ростом кристаллов и их распределением в образце. Оказалось, что сначала кристаллы образуются во всем образце достаточно равномерно, однако спустя неделю вокруг более крупных кристаллов почти пустые зоны, где есть только совсем небольшие кристаллы. То есть крупные кристаллы берут материал для роста не из окружающего раствора (использовалась так называемая липидная кубическая фаза), а «поедают» рядом стоящих мелких собратьев.
А также выяснилось, что кристаллизация начинается не в случайных местах в образце, а по границам областей, по форме напоминающих пчелиные соты. По словам ученых, это может быть связано с неоднородной структурой липидной кубической фазы, в которой идет процесс, в ней формируются небольшие домены, на границах которых кристаллизация более вероятно. Исследователи рассчитывают научиться контролировать размер таких доменов и выращивать кристаллы больших размеров, а значит, получать более качественные и точные структуры белков. В свою очередь это позволит удешевить и ускорить процесс поиска лекарственных молекул, мишенью для которых очень часто являются как раз мембранные белки, а также создавать препараты, воздействующие строго на один вид рецепторов во избежание побочных эффектов лечения.
