Белок пойман в луче экспресс
Белок в клетке — не застывшая скульптура, а беспокойный механизм. Его детали непрерывно колеблются, и именно эти движения определяют, как он захватывает молекулы, передаёт сигналы или строит клеточный каркас. Но записать фильм о жизни одного-единственного белка мешали сразу две помехи. Во-первых, движения длятся миллионные доли секунды — обычные камеры просто не успевают их заметить. Во-вторых, сам белок дрожит в воде от тепловых толчков, размазывая изображение.
Инженеры из Швейцарии и Нидерландов построили датчик, который решает обе проблемы разом. В сердце прибора — кремниевый волновод на оптоволокне, где свет заперт в канале тоньше длины волны. Такая ловушка удерживает молекулу в луче и одновременно гасит её броуновское блуждание в 60 раз. Это как если бы рябь на воде вдруг замерла, оставив предмет под ней идеально чётким. Датчик снимает без остановки минутами, а каждый кадр длится меньше микросекунды.
Испытали прибор на ферритине — белковой оболочке, которая хранит железо внутри клетки. В непрерывной записи проявились десятки тысяч переключений между формами оболочки, причём самые быстрые скачки уложились в 400 наносекунд. Раньше такие детали тонули в усреднённом сигнале от множества молекул. Теперь же видно, что одни оболочки переключаются часто, другие замирают надолго, а некоторые помнят предыдущее состояние. Долгая слежка за одиночкой показала память и неоднородность, которые скрыты в толпе.
Так датчик превращает тепловую рябь из врага в союзника: подавив её, луч света становится окном в механику белковой машины. И окно это теперь открыто минутами, показывая не усреднённый портрет, а живое кино молекулярных шестерёнок.
Броуновское движение впервые заметили не у молекул, а у пыльцы в воде — ботаник Роберт Броун в 1827 году наблюдал, как частицы танцуют без видимой причины.
В романе «Особое мнение» преступников ловят по предвидению — новый датчик тоже ловит намёки на будущие состояния белка по его памяти.