Некоторые типы бактерий способны пробивать дыры в других клетках и убивать их. Для этого они выпускают специальные белки — «поробразующие токсины», которые прикрепляются к мембране клетки.
Это явление вызвало интерес ученых, которые работают за пределами бактериальных инфекций. Наноразмерные поры, которые они образуют, используются для «зондирования» биомолекул. Биологическую структуру, например, ДНК или РНК, можно пропустить через нанопору как струну. Отдельные компоненты при отталкивании от стенок поры позволяют получить отчетливые электрические сигналы, которые можно считать. На основе этих данных можно узнать структуру молекулы и ее физические свойства.
Исследователи во главе с Маттео Даль Пераро изучили еще один важный эффект этого явления, который может быть использован для более сложных экспериментов — например, секвенирования белков. Токсин, на котором они сконцентрировались — аэролизин, он вырабатывается бактерией Aeromonas hydrophila.
Одним из главных преимуществ аэролизина является то, что он образует очень узкие поры, которые могут «различать» молекулы с гораздо более высоким разрешением, чем другие токсины. Предыдущие исследования показали, что аэролизин может быть использован для получения данных о нескольких биомолекулах.
Как только ученые выяснили это, они попробовали поменять различные аминокислоты в компьютерной модели. Их алгоритм предсказал возможное влияние каждого изменения на общую функцию аэролизина. На последнем этапе ученые создали 16 различных «мутантных» форм этого белка и провели исследования на живых клетках. Оказалось, что аэролизин дает возможность получить информацию о молекуле, находящейся в поре с высоким разрешением.