В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) ученые изобрели уникальный спектрометр, способный регистрировать радиационные повреждения молекул излучением в реальном времени. Он повышает точность и информативность существующих исследований структур сложных белковых молекул, одним из которых является измерение сдвигов пиков ядерного магнитного резонанса (ЯМР) этих молекул.
Особенность нового изобретения заключается в том, что при выполнении ЯМР-спектроскопии живых белковых молекул одновременно с этим можно проводить их радиационное облучение и сравнивать скорость выхода химической реакции с контрольным образцом. Таким образом, по результатам измерений можно получать информацию о влиянии поглощенной дозы радиации на скорость протекания биохимической реакции. Это позволяет быстро определять и осуществлять химические сдвиги в живых белковых молекулах с помощью ЯМР-спектроскопии.
Как отметил автор изобретения, старший научный сотрудник лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, кандидат физико-математических наук Сергей Доля, в современных спектрометрах регистрация влияния поглощенной дозы радиации на молекулу проводится после их облучения, что не позволяет видеть картину повреждения белковых молекул радиацией непосредственно в процессе их облучения. Предложенный им метод экспресс-анализа позволяет получать информацию о живых белковых молекулах в динамическом режиме, то есть в момент проведения радиоактивного облучения.
По его словам, источники облучения могут использоваться электронные и протонные, а также нейтронные пучки излучения. Новый способ анализа позволит отслеживать по скорости биохимической реакции, как радиационное повреждение повлияло на работоспособность молекулы, какие травмы оказались смертельными, а какие позволили молекуле восстановиться и за какое время.
«За этими молекулами мы можем наблюдать непосредственно в процессе их работы и под облучением. ЯМР-спектрометрия показывает, какой участок молекулы мы травмировали нашим излучателем и как это повреждение повлияло на работоспособность молекулы. С применением нового способа мы сможем увидеть то, что другие исследователи, возможно, пропускали: молекулы сначала облучали, а затем измеряли сдвиги ЯМР-пиков, но за это время структура молекулы могла измениться. Более того, данный способ позволяет следить за работоспособностью молекулы «вживую», непосредственно во время облучения», – объяснил Доля.
Сейчас ученым еще предстоит создать прототип ЯМР-спектрометра. Для этого понадобится сильный сверхпроводящий магнит с однородным магнитным полем, а точность показаний спектрометра будет зависеть от точности изготовления магнита.
Магнит для ЯМР-спектроскопии станет похож по структуре на магнит для разрабатываемого в ОИЯИ медицинского протонного ускорителя MSC-230. Скорее всего, для ускорителя будет изготовлен вначале промежуточный модельный магнит, который впоследствии можно будет использовать для нужд спектроскопии белковых молекул с помощью ядерного магнитного резонанса.
Разработка «Способ экспресс-анализа ингибирования живых белковых молекул» уже получила патент.
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью
