gh НА ЗЛАТОМ КРЫЛЬЦЕ СИДЕЛИ, ИЛИ ФИГУРЫ НА «АТОМНЫХ ВЕСАХ»

«Атомные весы» заработали! Совсем недавно это был всего лишь проект, правда, очень хорошо продуманный. Весной прошлого, 2007 года при поддержке Фонда содействия развитию малых предприятий в научно-технической сфере появился и прототип – аккуратный маленький прибор. Его сделали московские ученые – сотрудники МГУ им. М.В. Ломоносова и расположенной на территории одного из университетских корпусов ООО «Академия биосенсоров». Теперь он уже вовсю работает, и вкупе с ранее сделанным атомно-силовым микроскопом предоставляет совершено уникальные возможности тем, кто изучает явления на молекулярном и клеточном уровне.

Недавно с помощью двух этих приборов ученые вместе с коллегами из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН провели захватывающее исследование. Они изучали как на поверхности кремния белковые молекулы (это был фермент лизоцим) объединяются между собой, образуя длинные узкие ленты – фибриллы, и смогли количественно изучить этот процесс. Впрочем, сорт молекулы в данном случае не столь важен, на ее месте мог оказаться любой другой белок: просто лизоцим – это удобная модель. Важно другое – ученые надеются, что предложенный ими подход позволит глубже разобраться в процессах, которые в конечном итоге приводят к нейродегенеративным заболеваниям, в том числе – к болезни Альцгеймера. Потому что в мозгу больного человека некоторые белковые молекулы (амилоид-бета-пептид) ведут себя как раз так же – начинают собираться вместе, образуя сначала длинные тонкие агрегаты – фибриллы, которые затем разрастаются в бляшки и нарушают работу мозга. Чтобы найти способ воспрепятствовать этому, как минимум нужно знать механизм процесса, в том числе – понять, какие условия способствуют агрегации, какие силы удерживает молекулы вместе. Вот тут-то и пригодились новые приборы.

Эксперимент проходил так. В каплю раствора аккуратно помещали тонную прямоугольную кремниевую пластину, поверхность которого была либо позолочена, либо просто активирована окислителями – смесью перекиси водорода с серной кислотой. Молекулы белка на такой поверхности адсорбируются, образуя слой толщиной в одну молекулу, уложенный плотно, как брусчатка, а сила взаимодействия между этими молекулами способна немного деформировать кремниевую пластину, которая на самом деле представляет собой чувствительную часть атомных весов – так называемый кантилевер.

Если теперь посветить на кантилевер лучом лазера и «поймать» отражение, то окажется, что оно смещено – относительно луча, отразившегося от прямой, не изогнутой пластины. По величине этого отклонения можно выяснить силу поверхностного натяжения слоя молекул, и, опосредовано – силу сцепления их в слое и силу связи слоя с поверхностью. Последнее очень важно – потому что белки больше «любят» агрегировать не столько «в свободном плавании», сколько на поверхности клеточных мембран. Наконец, если наблюдать за процессом во времени, то выяснится, что сила поверхностного натяжения белкового слоя, а значит – и его структура меняется во времени!

На вопрос, что же там, в слое, происходит, помог ответить другой прибор – микроскоп. Оказалось, что на позолоченной поверхности связанные с ней молекулы способны перестраиваться: на «брусчатке» появляется «узор» из длинных тонких нитей. Сначала, в первые 4 часа, их мало – отдельные фрагменты. Зато через 19 часов вся поверхность, как паутина покрывается теми самыми структурами – искомыми фибриллами.

Разумеется, интерпретировать полученные данные будут биохимики, геронтологи и другие специалисты. Но главное сделано. Есть приборный метод, который позволяет эти данные, заметим – количественные, получать. Впрочем, и первые данные, весьма интригующие, получены. Научному сообществу авторы эти данные представили на конференции, посвященной различным химическим и биохимическим сенсорам летом этого года в Санкт-Петербурге. Кроме того, в июне 2007 года изобретатели прибора «Атомные весы» выиграли в VI Конкурсе русских инноваций, проводимом журналом «Эксперт». Вот тут-то прибор сразу все и захотели. Если не купить, то хоть на нем поработать. Авторы открыты для сотрудничества.

***