Исследователи из США предложили новый тип белкового сенсора на базе флуоресцентных одностенных углеродных нанотрубок и белковых микрочипов. Крошечное устройство может обнаружить до 1165 парных белковых взаимодействий за один раз; данный показатель является рекордным для подобных датчиков. Помимо наблюдения фундаментальных свойств белковых взаимодействий, массив таких датчиков помог бы сканировать биомаркеры в крови, что позволило бы обнаруживать на ранней стадии ряд заболеваний, в частности, рак.

Группа ученых из Massachusetts Institute of Technology (США) изготовила инновационный гидрогель Ni+2 и продемонстрировала, что в нем могут проходить реакции биосинтеза белка. На втором этапе ученые добавили в систему флуоресцирующие углеродные нанотрубки и исследовали, каким образом меняется флуоресценция наноструктур, в зависимости от характера белковых связей внутри системы.

Теперь при помощи замеров изменений флуоресценции в ближнем ИК-диапазоне, ученые имеют возможность детектировать практически любой тип белкового взаимодействия.

Предложенный метод является инновационным среди тех, для которых используются различные нанопровода и нанотрубки, поскольку позволяет обнаружить любые количества белковых связей. Данный механизм является достаточно стабильным; более того, ученые уже продемонстрировали работоспособность своего метода для обнаружения более чем 1165 различных парных взаимодействий белка. Подробные результаты работы опубликованы в журнале Nano Letters.

Разработанная методика позволяет проводить высокопроизводительное сканирование множества белковых связей в короткое время. Предложенный учеными массив датчиков, состоящих из белков и нанотрубок, в сравнении с традиционными методиками для обнаружения взаимодействий белков имеет множество преимуществ. Новая технология использует ближний диапазон ИК-излучения, генерируемого флуоресцирующими углеродными нанотрубками, таким образом, исключая необходимость введения в систему дополнительных флуоресцирующих меток на белках-мишенях. Это также позволяет избежать необходимости использовать вторичные антитела для обнаружения связей, что делает метод более эффективным при меньшей стоимости реализации.

Рис. 1. Воздействие белка изменяет ИК-флуоресценцию одностенных углеродных нанотрубок.

Ученые отмечают, что предложенная ими методика является ключевой для дальнейшего развития понимания взаимодействия белков. Методика обладает гораздо более высокой чувствительностью, чем инструменты, которые были в руках у ученых ранее. В частности, датчики будут полезны для исследования слабых взаимодействий между белками. А, т.к. техника крайне чувствительна, для исследования потребуется меньший объем образцов (стоит отметить, что большой объем необходимого для исследования вещества всегда был основным препятствующим фактором при анализе белок-белковых взаимодействий).

С точки зрения практических приложений, метод напрямую ведет к созданию новых систем поиска определенных биомаркеров в крови человека, что, в свою очередь, облегчит раннюю диагностику многих заболеваний, в частности, рака.

Ученые признались, что они уже начали использовать свою технологию для исследования деталей процесса гликозилирования белков. В конечном счете, они надеются обнаружить основной механизм, приводящий к возникновению и развитию некоторых видов рака.