Nature技术人物:爱散步的生物物理学家

【字体: 时间:2015年09月22日 来源:生物通

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  每日清晨,当生物物理学家Daniel Müller 漫步在瑞士巴塞尔街头时,他都会驻足于一个12世纪广场和同样是建于中世纪的建筑群里,凝望行人,让城市的这一幕来唤醒他。之后Müller会和他的爱犬:Albert走向瑞士联邦理工学院,开始他一天的研究工作。

  ——一种定量分析单个膜蛋白配体结合相互作用的新技术

生物通报道:每日清晨,当生物物理学家Daniel Müller 漫步在瑞士巴塞尔街头时,他都会驻足于一个12世纪广场和同样是建于中世纪的建筑群里,凝望行人,让城市的这一幕来唤醒他。之后Müller会和他的爱犬:Albert走向瑞士联邦理工学院,开始他一天的研究工作。

Müller来自瑞士联邦理工学院的生物系统科学与工程学院,他是生物物理学与生物纳米技术研究部主任,目前负责一个有28位研究人员的分子系统工程研究中心。

生物细胞其实就像是一个城市,其中每位居民都在贡献他们的努力,维持城市的各种秩序,Müller说,他也一直希望了解单个膜蛋白对于整个生物城市的贡献,为此他在散步的城市里汲吸着各种灵感。

目前Müller已经将高分辨率原子力显微镜用于对单个细胞表面受体G蛋白偶联受体(GPCRs)进行成像,并定量分析某些药物,或者某些配体与GPCR结合的方式。

我们体内有些肽是细胞间的化学信号,控制着情绪、行为、压力应答、血压、消化和癌症发展。它们一般与细胞膜上的受体蛋白相互作用,例如G蛋白偶联受体GPCR。GPCR负责将信息传达到细胞内的G蛋白,从而诱导产生特定的细胞反应。用药物激活这类GPCR可以改善相关疾病的治疗,不幸的是这类药物的研发特别困难,其中有部分原因就是缺少结合状态或激活状态下的具体信息。一些研究揭示的均为GPCR分子整体的信息,而不是单个个体的活性状态。

原子力显微镜能帮助远距离检测细胞变化,就像是导航仪一样,此外Müller 和他的团队也采用了新的理论方法来计算,绘制出了一张配体结合全景图(ligand-binding free-energy landscape)。

Müller 表示,这种方法能用于活细胞检测,而且也能与光学显微技术结合起来,直接定量分析细胞的应答。比如分析GPCR介导的信号传递途径激活状态,这种方法就能解决一些难题,如为什么一个GPCR具有不同的底物,并且帮助检测细胞如何调控单个GPCR的。

“这就像是在城市里散步,这样我能了解每个人对这个社会的贡献一样,”Müller说。

(生物通:张迪)

原文检索:

Alsteen, D. et al. Imaging G protein–coupled receptors while quantifying their ligand-binding free-energy landscape. Nat. Methods 12, 845–851 (2015). . Nat. Methods

 

 

 

 

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