Атомный микроскоп силы (AFM) не микроскоп, чтобы просмотреть. Как использование слепого его пальцы, это «чувствует» поверхность с чрезвычайно прекрасным наконечником, чтобы решить крошечные клеточные структуры только миллионных частей миллиметра в размере, такие как поры в ядерном конверте. Однако этот процесс обычно медленный и может занять до одной минуты, чтобы захватить изображение. В сравнении современные быстродействующие AFMs в состоянии сделать запись фильмов молекул в действии, захватывая несколько сотен изображений в минуту.
Используя быстродействующий AFM, Родерик Лим, профессор Argovia в Biozentrum и швейцарском Институте Нанонауки Базельского университета, не только непосредственно визуализировал отборный барьер ядерной поры, но также и его динамическое поведение, чтобы решить давнюю тайну того, как нежелательным молекулам препятствуют войти в ядро.Ядерные комплексы поры регулируют транспорт молекулПолная структура ядерных пор общеизвестная.
Они не простые отверстия, но являются крупными транспортными узлами, которые соединяются тысячами в ядерную мембрану. У них есть структура, имеющая форму пончика, состоящая приблизительно из тридцати различных белков, названных nucleoporins и центральным транспортным каналом.
В поре несколько беспорядочных белков (FG Nups) формируют барьер селективности или фильтр. В то время как маленькие молекулы могут легко передать этот барьер, большим молекулам, таким как белки препятствуют войти в ядерную пору. Исключение к этому – белки, необходимые в ядре клетки, например, для ремонта или повторения генетического материала. Их перемещению от цитоплазмы до ядра помогают транспортные рецепторы, которые признают определенный «признак адреса, который» несут эти белки.
Быстродействующий AFM показывает динамические процессы«С быстродействующим AFM мы могли впервые, пэр внутренние родные ядерные комплексы поры, только сорок миллимикронов в размере», говорит Лим. «Этот метод – реальный переломный момент. Мы видели отдельный FG Nups, и снимите их в действии. Это не было возможно до сих пор!»
Кроме того, Юсьюк Сэкияма, студент доктора философии, который выполнил эксперименты, должен был вырастить суперострые углеродные нановолокна на каждом быстродействующем исследовании, чтобы достигнуть в NPC. Это тогда производит видео последовательность из повторных изображений, которая позволяет исследователю наблюдать «верный для жизни» динамика биологических процессов на уровне миллимикрона.Барьер холмистых молекулярных «щупалец»
Из-за высокой пространственной и временной резолюции, ученые смогли показать, что FG Nup нити очень гибки. «Они не жесткие щетины, но вполне обратное. Как самые тонкие щупальца, FG Nups быстро колеблются, удлиняют и отрекаются, и иногда даже кратко смешайтесь в поре», говорит Лим. Скорость их движения определяет, какие молекулы могут пройти через пору. «Большие частицы перемещаются намного более медленно, чем FG Nups и таким образом препятствованы от входа в NPC повторными столкновениями», объясняет Лим. «Маленькие молекулы, однако, подвергаются быстрому распространению и имеют высокую вероятность прохождения FG Nup барьер».
Понимая, как NPCs функционируют как транспортные узлы в живых клетках, Лим, который является участником Молекулярного Системного проектирования NCCR, теперь занимается расследованиями, как NPC-вдохновленные отборные фильтры могли бы отрегулировать молекулярную торговлю небиологическими системами.