Белки вибрируют от света

Исследователям из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США) удалось увидеть то, о чём молекулярные биологи говорили с 1960-х, — вибрацию белковых молекул.

В самой по себе вибрации нет ничего удивительного, однако долгое время считалось, что эти вибрации быстро затухают. Потом вдруг появились предположения, что они не затухают, а не прекращаются долго, намного дольше, чем можно было себе представить. Конечно, эти движения пытались зарегистрировать, но обычно это делали, вводя белки в особые условия — экстремально низкую влажность, сверхнизкую температуру и т. п.; следовательно, такие эксперименты обходились весьма недёшево.

Подход Андреа Маркельц (Andrea Markelz) и её коллег оказался намного проще: учёные использовали способность белков вибрировать при поглощении света, причём вибрировать с частотой световой волны. Авторы работы сравнивают это с дрожанием хрустального бокала в ответ на звук: всё будет зависеть от соответствия друг другу высоты звука и формы бокала. Вот и белки вибрируют только в ответ на те световые колебания, которые согласуются с их структурой.

Эксперименты велись с молекулой фермента лизоцима, который разрушает клеточные стенки бактерий и который можно обнаружить, например, у нас в слюне. Наблюдая за вибрациями лизоцима с помощью особой разновидности ближнепольной микроскопии, учёные сделали два важных вывода: во-первых, белок может вибрировать при нормальных биологических условиях, а не только при экстремальных температурах и проч., во-вторых, эти вибрации довольно долгие — подобно тому как колокол (или бокал) звучит после того, как по нему ударили. Правда, белок можно сравнить скорее с водянистой губкой, так что такое сохранение вибраций и впрямь есть нечто удивительное.

На самом деле молекулярные вибрации могут вызываться не только световыми волнами, но и множеством других воздействий. По словам исследователей, колебательные движения могут облегчать белкам некие структурные перестройки, необходимые для выполнения ферментативных реакций и взаимодействия с другими молекулами. Но чтобы утверждать это со всей уверенностью, нужно убедиться, что белки перестанут выполнять свойственные им функции, если лишить их способности вибрировать. А это задача для дальнейших и, надо думать, весьма хитроумных экспериментов.

Результаты исследования опубликованы в Nature Communications.

Подготовлено по материалам Университета штата Нью-Йорк в Буффало. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.