Ăng-ten nano huỳnh quang giúp theo dõi sự thay đổi cấu trúc protein

12/12/2022

TÓM TẮT

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Montréal, Canada đã tạo ra một ăng-ten có kích thước nano (nanoantenna) để theo dõi hoạt động của protein. Công trình được công bố vào tháng 1 năm 2022 trên tạp chí Nature. Thiết bị này cho phép phát triển một phương pháp mới để theo dõi sự thay đổi cấu trúc của protein theo thời gian; đồng thời, có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về các cấu trúc nano trong cơ thể tự nhiên của con người.

Alexis Vallée-Bélisle, giáo sư hóa học tại Đại học Montréal, tác giả có thâm niên nhất của nghiên cứu cho biết: “Kết quả rất hứa hẹn nên chúng tôi đang tích cực làm việc để thành lập một công ty nhằm thương mại hóa và cung cấp ăng-ten nano này cho các nhà nghiên cứu và công ty dược phẩm”.

Hơn 40 năm trước, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp được cấu trúc DNA đầu tiên nhằm tạo ra các phân tử mã hóa thông tin di truyền. Trong những năm gần đây, họ nhận ra rằng DNA cũng có thể được sử dụng để chế tạo nhiều cấu trúc có kích thước nano. Lấy cảm hứng từ các đặc tính “giống Lego” của DNA, các cấu trúc tạo thành thường nhỏ hơn 20.000 lần so với sợi tóc người, chúng tôi đã tạo ra một ăng-ten nano huỳnh quang dựa trên DNA, có thể giúp theo dõi các chức năng của protein. Ăng-ten này nhận ánh sáng có bước sóng cụ thể và tùy thuộc vào chuyển động của protein mà nó cảm nhận được, sau đó truyền ánh sáng trở lại với bước sóng khác thứ mà chúng ta có thể phát hiện được.

Một trong những cải tiến chính của các ăng-ten nano này là phần thu của ăng-ten cũng được sử dụng để cảm nhận bề mặt của protein thông qua tương tác phân tử. Các ăng-ten nano dựa trên DNA có thể được tổng hợp với độ dài và độ linh hoạt khác nhau để tối ưu hóa chức năng của chúng. Đồng thời, có thể dễ dàng gắn một phân tử huỳnh quang vào DNA, sau đó gắn ăng-ten nano huỳnh quang này vào một phân tử có hoạt tính sinh học, chẳng hạn như enzyme.

Nhờ phát minh này, các nhà khoa học có thể phát hiện, trong thời gian thực và lần đầu tiên, chức năng của enzyme alkaline phosphatase (loại enzyme có liên quan mật thiết với bệnh ung thư và viêm ruột) với nhiều loại phân tử sinh học và thuốc. Bên cạnh việc giúp hiểu được cách thức các protein tự nhiên hoạt động hoặc trục trặc dẫn đến bệnh tật, phương pháp mới này còn có thể giúp các nhà hóa học phát triển nhiều loại thuốc mới đầy triển vọng.

Hình: Ăng-ten nano huỳnh quang liên kết enzyme Alkaline Phosphatase (Harroun et al., 2022)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Scott G. Harroun et al, Monitoring protein conformational changes using fluorescent nanoantennas, Nature Methods (2022).

    DANASLOT