Исследователи из Нидерландов и Ирландии обнаружили, что «двуногая» молекула может «ходить», «перемещаться прыжками» и «летать», перемещаясь по поверхности рецептора. Они заявляют, что результаты их исследования могут помочь понять, как вирусы и бактерии взаимодействуют с клеточными мембранами.

Джурриаан Хускенс (Jurriaan Huskens) с коллегами из Университета Твенте и Университета Корка с помощью флуоресцентной спектроскопии изучали распространение двуногой молекулы красителя над поверхностью рецептора – монослоем β-циклодекстринов. Было обнаружено, что молекулы перемещаются по поверхности в соответствии с тремя возможными механизмами, причем проявление каждого из механизмов определяется окружением перемещающейся молекулы.

Рис. 1. Реализация какого-либо из трех возможных
механизмов зависит от конкуренции свободных
рецепторов, находящихся в растворе. (Рисунок из
Nat. Chem., 2011, DOI: 10.1038/nchem.100).

Хаскенс поясняет, что молекулы красителя были нанесены на один край поверхности, благодаря чему создавался градиент концентраций. В области поверхности с малой концентрации содержится большое количество свободных рецепторов, с которыми стремятся связаться молекулы красителя, поэтому происходит их перемещение по поверхности. Исследователи добавили те же молекулы рецептора в раствор, окружающий поверхность – по их мнению, такой состав раствора позволил бы рецепторам поверхности и среды, в которую погружена эта поверхность, конкурировать между собой.

Хускенс поясняет, что «ноги» молекулы красителя относительно непрочно связывается с рецепторами поверхности, что позволяет адсорбироваться и десорбироваться за микросекунды. Исследователи наблюдали, что в отсутствии конкурента за место сорбции в растворе молекулы «шагают» – одна «нога» десорбируется от поверхности, распознает другое место для сорбции, связывается с ней, после чего такой же процесс происходит и со второй «ногой».

В другом крайнем случае – когда между молекулами красителя реализуется высокая конкуренция за свободные β-циклодекстриновые рецепторы, или когда все ближайшие к молекуле красителя рецепторы заняты, «ноги» красителя связываются с содержащимися в растворе рецепторами, диффундирует по раствору, «пролетает» над поверхностью некоторое расстояние и связывается с расположенными на ней рецепторами.

Молекулы также могут перепрыгивать с одного рецептора, находящегося на поверхности на другой, используя для этого типа движения только одну «ногу». Одна из «ног» молекулы связывается со свободной молекулой рецептора, в то время как другая молекула перемещается от одного рецептора поверхности до другого. Такой механизм реализуется при средней степени конкуренции между молекулами рецептора поверхности и молекулами рецептора, находящимися в растворе.

Джонатан Нитшке (Jonathan Nitschke), специалист по сложным молекулярным системам из Кембриджа заявляет, что голландские коллеги удачно подобрали синтетическую библиотеку соединений, способных к относительно непрочному связыванию с циклодекстриновыми рецепторами и изучить механизм, в соответствии с которыми молекулы могут перемещаться по поверхности, состоящей из циклодекстрировных рецепторов.

Разработанный исследователями метод может оказаться полезным для понимания особенностей более сложного молекулярного движения, взаимодействий между антителами и антигенами или между вирусами и белками клеточной мембраны.