Британські дослідники створили підкладку для кріоелектронної мікроскопії, яка зменшує невизначеність положення молекул білка. Завдяки дрібним і густо розташованим порам у золотій сітці такої підкладки шар льоду не деформувався, а положення розчинених у ньому молекул білка не змінювалося. Удосконалений метод дозволив візуалізувати структуру білків без їх руйнування з роздільною здатністю менше двох ангстрем. Результати дослідження опубліковані в журналі.
Кріоелектронна мікроскопія дозволяє отримувати тривимірні зображення структури білків з атомарною роздільною здатністю без необхідності вирощування монокристала. На охолоджувану підкладку електронного мікроскопа наносять білок тонким шаром так, що окремі молекули не затуляють один одного, і збирають дані протягом декількох годин. Потім зображення об'єднують в одне та отримують інформацію про структуру білка. Молекули на підкладці не нерухомі, і через цей рух зображення розмивається, тому для отримання більш точної інформації про структуру необхідно усереднити дані з десятків тисяч мікрофотографій.
Причин нестабільного положення молекул кілька, найбільший вплив роблять рух самої підкладки, її деформація і зміни механічних властивостей льоду, в якому розчинені молекули. Зазвичай підкладки для кріоелектронної мікроскопії являють собою сітки з порами діаметром один-два мікрони. Над такими отворами шар крижаної матриці згинається при опроміненні електронами, і зображення розмивається.
Катерина Найдьонова (Katerina Naydenova) з колегами з Лабораторії молекулярної біології Ради з медичних досліджень розробила підкладки з меншими порами, які запобігали цим ефектам. Для створення сіток із щільно розташованими отворами діаметром 200-300 нанометрів вчені використовували кремнієві матриці, на які за допомогою методу електронно-променевого випаровування розмістили шар золота.
Підібравши оптимальні розміри пор і товщину фольги, автори використовували золоту сітку для дослідження білка DPS (DNA protection during starvation). Розроблені підкладки допомогли отримати інформацію про його структуру з роздільною здатністю менше двох ангстрем за дев'ять годин збору даних.
За словами авторів, додаткова обробка сітки матеріалами на кшталт модифікованого графена допоможе позбутися обмежень використання такої підкладки через контакти з повітрям або вологою. А застосування нових розробок у кріомікроскопії з температурами близькими до нуля кельвінів дозволить отримувати ще більш чіткі зображення.
За розробки методу кріоелектронної спектроскопії у 2017 році дали Нобелівську премію з хімії. Більше про цей важливий метод можна почитати в нашому матеріалі «Тіні в льоду». Цього року премію з хімії також присудили за дослідження в області, близькій до біології: Дженніфер Дудне і Еммануель Шарпантьє отримають винагороду за розвиток методу редагування генома CRISPR/Cas.