Нобелевскую премию по химии в 2017 году присудили за метод восстановления структуры биологических макромолекул с помощью криоэлектронной микроскопии, который позволяет получать изображения биомолекул фактически в их естественном состоянии. В России единственным современным криомикроскопом располагает Курчатовский институт. Как прибор действует и что с его помощью исследуют, выяснило РИА Новости.

Следует понимать, что этот объект — модель, а не изображение вроде фотографии. Фактически она представляет собой усредненный образ изучаемой молекулы. Почему ему доверяют и считают невероятно точным? Дело в том, что образец с изучаемыми объектами тщательно готовят к исследованию на криомикроскопе. Обычно стараются получить как можно более чистый и гомогенный раствор, где молекулы находятся практически в одинаковых пространственных конформациях. Конечно, положение разных атомов в биомолекулах немного отличается. Но при расчетах компьютер усредняет данные, строя универсальную модель.

Ключ к жизни

«Нам удалось создать модель бактериальной рибосомы с разрешением лучше трех ангстрем (ангстрем — одна десятимиллиардная доля метра. — Прим. ред.). Уровень вполне мировой для подобного рода объектов. А еще это первая структура рибосомы с околоатомным разрешением, полученная целиком в России при помощи криоэлектронной микроскопии. Такое разрешение позволило визуализировать антибиотик. Его размер относительно рибосомы можно представить как песчинку на булыжнике», — рассказывает эксперт.

Механизм действия большого количества антибиотиков основан на том, что они мешают рибосомам бактерий синтезировать белки, и патоген погибает. Криоэлектронная микроскопия визуализировала это на молекулярном уровне.

© НИЦ «Курчатовский институт»Трехмерная модель рибосомы с высоким разрешением, полученная после обработки экспериментальных данных на суперкомпьютере Курчатовского центра обработки данных. Цветом выделены тРНК, отвечающие за транспорт аминокислот к рибосоме.

Трехмерная модель рибосомы с высоким разрешением, полученная после обработки экспериментальных данных на суперкомпьютере Курчатовского центра обработки данных. Цветом выделены тРНК, отвечающие за транспорт аминокислот к рибосоме.

«Надеемся, дальнейшая работа поможет продвинуться в понимании механизма биосинтеза белка, а также разработке новых, более эффективных антибиотиков», — говорит Евгений Пичкур.

По его мнению, через пять-десять лет технологии достигнут того, что мы увидим динамичную картинку крохотного биологического объекта. Визуализация быстрых, хотя бы порядка миллисекунд, процессов — исключительно важный этап, для которого еще предстоит разработать соответствующие инструменты и подходы.

С помощью криогенного электронно-микроскопического комплекса получены данные о структуре нескольких белков и патогенных вирусов и макромолекул. Также исследователи начали пионерские работы в области изучения процессов в живых клетках — образование мельчайших кристаллов с участием ДНК.

Источник: ria.ru