Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США разработали метод для наблюдения за мельчайшими изменениями в молекулах РНК. Мощные источники рентгеновского излучения раскрывают детали размером до нескольких ангстрем в РНК, которая свободно диспергирована в растворе.
Физики использовали для наблюдения за РНК мощный зондирующий луч рентгеновского лазера на свободных электронах LCLS. Ученые разработали специализированные жидкостные инжекторы, чтобы иметь возможность изучать, как биомолекулы реагируют при смешивании с химическим триггером. Смесители посылали свободно плавающие молекулы РНК на путь луча в виде струи жидкости.
За миллисекунды до столкновения с рентгеновским лучом молекулы соединялись с ионами магния внутри инжектора. Ионы вызывали резкие изменения формы молекул РНК. Ультраяркие рентгеновские вспышки измеряли эти изменения. Объединив снимки в покадровом рентгеновском фильме, исследователи проследили структурные изменения в РНК.
На протяжении десятилетий исследователи изучали белковые структуры, чтобы понять их поведение и клеточные функции. РНК, как и белки, имеет собственную хореографию — то, как молекула скручивается, поворачивается и складывается. С помощью этих «танцев» реализуется функция молекулы. Однако РНК сложнее изучать, поскольку эти молекулы сильно заряжены и очень гибки, что затрудняет определение структуры.
При рентгеновском исследовании РНК демонстрирует определенные повторяющиеся закономерности, отражающие ее структурный состав. Эти «сигнатуры рассеяния» невероятно слабы и их трудно измерить даже в образцах, которые не меняются во времени. Наблюдать за их трансформацией сложнее, поскольку для выделения кратковременных масштабов с помощью рентгеновских лучей требуются очень небольшие объемы образца.
Исследование показывает, что мощности луча LCLS хватило, чтобы уловить сигнатуры рассеяния и наблюдать изменяющиеся структуры РНК в беспрецедентных деталях. Это позволяет наблюдать, как эти молекулы меняются в биологически значимом миллисекундном масштабе времени.
Читать далее:
Скрытый континент Земли впервые нанесли на карту: он оторвался от остальных 100 млн лет назад
Слой за слоем. Куда делся «хайп» вокруг 3D-печати и почему аддитивные технологии никуда не уйдут
Ученые придумали, как морить голодом раковые клетки поджелудочной железы
На обложке: иллюстрация изучения РНК с помощью рентгена. Изображение: SLAC