新方法有助于分析生物膜动态过程中的蛋白质

大部分生物相关过程发生在膜上。在不干扰生物系统的情况下实时研究这些过程的动态仍然是一个主要的方法论挑战。由马克斯·普朗克生物化学研究所所长佩特拉·施威尔和来自Ludwig-Maximilians-Universität m 研究所的尼古拉斯·亨特领导的一个团队现在为此开发了一种新方法:质量敏感粒子跟踪(MSPT)。使用MSPT，单个未标记蛋白质在生物膜上的运动和反应可以仅通过它们的质量来确定。

细胞膜上的细胞过程通常是快速而短暂的。分子短暂聚集，再次分离，与不同的伙伴相互作用，沿着或穿过膜移动。因此，重要的是不仅要研究这些过程的静态快照，还要了解它们的动态。但如何才能有条不紊地做到这一点呢?马克斯普朗克生物化学研究所的Petra Schwille和路德维希马克西米兰大学的Nikolas Hundt和他们的团队一起开发了质量敏感粒子跟踪(MSPT)方法，该方法可以分析膜上动态过程中的蛋白质。

生物物理学家的起点是质谱仪的最新进展，它已经可以用来确定溶液中未标记分子的分子质量。MSPT的新颖之处在于，膜相关蛋白的动力学现在可以在其生物学上合理的环境中进行跟踪。在这个过程中，单个蛋白质通过它们的分子质量来识别，而不需要标记。

Frederik Steiert是该出版物的首批作者之一，他说:“我们现在可以直接在生物膜上追踪单个蛋白质的质量、它们是如何移动的以及它们是如何相互作用的。这使我们能够更详细地研究生物系统的动力学。”分析动态过程在生物学中特别重要，因为膜上的许多过程都是短暂的。

光散射法测定质量

新方法基于什么原则?当光照射到粒子上时，光被散射。散射光的强度取决于粒子的质量。用显微镜记录下膜上单个蛋白质直接可见的视频。在分析软件的帮助下，这些蛋白质可以被跟踪，它们的散射信号，从而可以确定它们的质量。目前，对于分子量至少为50 kDa的蛋白质，即所有已知蛋白质的很大一部分，这是可能的。新的MSPT方法的另一个优点是蛋白质不需要标记。例如，可以通过将荧光标签附着在分子上来实现标记。然而，标记会带来蛋白质功能受损或荧光标记在实验过程中褪色的风险。相比之下，通过使用MSPT，可以防止因标记而产生的方法问题。

明德蛋白系

为了证明该方法在解决生物学问题方面的潜力，生物物理学家使用了Schwille实验室已建立的系统:来自大肠杆菌(E. coli)的MinDE蛋白系统。MinD和MinE蛋白参与大肠杆菌的细胞分裂。

通过使用MSPT，研究小组能够证明MinD蛋白复合物比最初想象的要大。此外，这些实验首次揭示了MinE可以作为MinD蛋白的连接块，从而启动更大复合物的膜释放。

正如新论文中所报道的那样，MSPT为阐明生物膜的动态过程提供了有价值的见解。然而，研究人员正在继续努力进一步改进这种方法。在未来，该方法也应该适用于整体膜蛋白，它应该允许检测更小的蛋白质。