科学家首次在视频中捕捉到蛋白质和脂肪的舞蹈：ScienceAlert

我们的身体充满活力，充满了粘在脂肪膜上或漂浮在水细胞中的蛋白质。 科学家们现在第一次能够捕捉到两者之间舞蹈的图片：蛋白质和脂质在细胞中正常移动时的流体探戈。

“我们不仅仅是简单地拍摄单个快照（只提供结构但不提供动态），而是连续记录水中的分子及其原始状态。” 他说 陈谦是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）的材料科学家和工程师，他领导了该团队 描述他们的工作 就像“电影制作”一样。

“我们确实可以看到蛋白质如何改变其构象，在这种情况下，自组装的蛋白质-脂质结构如何随着时间的推移而波动。”

通过调整一种广泛使用的成像技术，称为 透射电子显微镜陈的团队捕捉到了液体中膜蛋白“纳米圆盘”的移动图像。 这些 纳米圆盘 它们由嵌入脂质双层中的蛋白质组成，类似于它们通常存在的细胞膜。

该团队将他们的方法称为“电子视频成像”，并通过将视频数据与基于物理定律的分子如何移动的原子级计算机模型进行比较来验证视频数据。

人们认为，由于脂质如何将膜结合蛋白固定在适当的位置，膜结合蛋白的运动受到一定程度的限制。 然而，研究人员发现蛋白质和脂质之间的相互作用发生的距离比之前想象的要远得多。

膜蛋白是细胞看门人、传感器和信号受体，因此这项技术可能会极大地促进我们对它们如何工作的理解。

利用当前技术，蛋白质通常被冷冻或结晶，这样它们就不会移动、图像扭曲或被用于成像的 X 射线或电子束损坏。 这给出了通常折叠和弯曲的固定蛋白质的无生命图像，使科学家能够根据其结构推断它如何与其他分子相互作用。

或者，一些成像技术使用荧光分子标签 跟踪粒子的移动而不是直接观察蛋白质。

在这种情况下，研究人员将一滴水放在两片石墨烯薄片内，以保护它们免受电子显微镜真空的影响。 悬浮在水滴中的是未标记的蛋白质和脂质的纳米盘，研究小组观察它们一起“跳舞”，就像在自然水生环境中一样。

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材料科学家 你可以尝试 至少十年 对流体中生物分子的活动进行成像，但他们无法清楚地观察正在进行的蛋白质动态。

通过对这种方法进行一些微妙的修改，陈和他的同事在几分钟而不是几微秒内实时成像了他们的蛋白质和脂质组装体。 重要的是，他们减缓了电子穿透样品并作用于石墨烯支架的速度，成功地对起作用的脂蛋白复合物进行了成像。

“目前，这是捕捉这种随时间变化的运动的唯一实验方法。” 他说 UIUC 材料工程研究生 John Smith 是该论文的第一作者。

“生命是流动的，它是动态的，我们正试图以实验的方式了解这种联系的更详细的细节。”

至于其他努力，改进的成像技术正在揭示各种微观事件的惊人细节——从观察病毒外壳的形成方式到发现在阿尔茨海默病等疾病中分解成团块的蛋白质。

将人工智能添加到其中，预测科学已知的几乎所有蛋白质的 3D 形状，毫无疑问，生物研究的新时代已经开启。

该研究发表于 科学的进步。