Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Ilmuwan menentukan struktur protein pembentuk kaca dalam spons – ScienceDaily


Spons kaca – seperti namanya – memiliki kerangka berbasis kaca yang terdiri dari jaringan jarum kaca, kait, bintang, dan bola. Untuk mencapai arsitektur yang unik, mereka harus memanipulasi bentuk kaca tidak teratur untuk membentuk elemen yang sangat teratur dan simetris. Serat kristal tipis yang terbuat dari protein, yang dikenal sebagai silikatin, hadir dalam saluran di dalam elemen kaca ini. Diketahui bahwa kristal silikatin bertanggung jawab untuk sintesis kaca dalam spons dan untuk membentuk kerangka kaca. Namun, hingga saat ini upaya untuk menentukan struktur 3D protein ini, menjelaskan bagaimana ia berkumpul menjadi kristal, dan bagaimana mereka yang membentuk kerangka kaca tersebut tidak berhasil. Terutama, karena tidak ada yang bisa mereproduksi kristal ini di lab.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Igor Zlotnikov dari B CUBE -Center for Molecular Bioengineering di TU Dresden mencoba pendekatan yang tidak biasa. Alih-alih memproduksi silikat di laboratorium dan mencoba mendapatkan kristal yang tumbuh di laboratorium untuk mempelajari strukturnya, para peneliti memutuskan untuk mengambil jarum kaca dari kerangka spons dan menganalisis kristal kecil yang sudah ada di dalamnya.

Kelompok Zlotnikov bersama dengan para peneliti dari Dresden Center for Nanoanalysis (DCN) di Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) menggunakan mikroskop elektron transmisi resolusi tinggi (HRTEM) untuk melihat lebih dekat pada kristal silikat yang dikemas di dalam jarum kaca. “Kami telah mengamati struktur yang sangat teratur dan pada saat yang sama kompleks. Menganalisis sampel, kami telah melihat bahwa itu adalah campuran materi organik dan anorganik. Artinya, baik protein maupun kaca membentuk superstruktur hibrida yang entah bagaimana membentuk kerangka spons , “jelas Dr. Zlotnikov.

Cara tradisional untuk mendapatkan struktur 3D protein adalah dengan memaparkan kristal ke berkas sinar-X. Setiap kristal protein menyebarkan sinar-X dengan cara yang berbeda memberikan gambaran unik tentang pengaturan internalnya. Dengan memutar kristal dan mengumpulkan foto tersebut dari berbagai sudut, para peneliti dapat menggunakan metode komputasi untuk menentukan struktur protein 3D. Pendekatan semacam itu digunakan secara luas dan merupakan dasar dari biologi struktural modern. Ini bekerja dengan baik untuk kristal berukuran minimal 10 mikron. Namun, kelompok Zlotnikov ingin menganalisis kristal silikat yang ukurannya 10 kali lebih kecil. Saat terkena sinar-X, foto-foto itu hampir seketika rusak, sehingga tidak mungkin mengumpulkan kumpulan data lengkap dari foto-foto dari berbagai sudut.

Dengan dukungan dari tim di Swiss Light Source (SLS) PSI, para peneliti menggunakan metode baru yang dikenal sebagai kristalografi serial. “Anda menggabungkan gambar difraksi dari banyak kristal,” kata Filip Leonarski, ilmuwan beamline di PSI, yang terlibat dalam penelitian tersebut. “Dengan metode tradisional Anda merekam film. Dengan metode baru Anda mendapatkan banyak snapshot yang kemudian Anda gabungkan untuk menguraikan strukturnya.” Setiap potret diambil pada bagian berbeda dari kristal kecil atau bahkan dari kristal yang berbeda.

Secara total, para peneliti mengumpulkan lebih dari 3500 foto difraksi sinar-X individu dari 90 jarum kaca pada orientasi yang sepenuhnya acak. Dengan menggunakan metode komputasi mutakhir, mereka dapat menemukan keteraturan dalam kekacauan dan mengumpulkan data untuk menentukan struktur 3D silikat lengkap pertama.

“Sebelum penelitian ini, struktur silikatin dihipotesiskan berdasarkan kemiripannya dengan protein lain,” kata Dr. Zlotnikov. Dengan menggunakan struktur 3D silikat yang baru diperoleh, para peneliti dapat memahami perakitan dan fungsinya di dalam kerangka kaca spons. Mereka membangun model komputasi dari superstruktur di dalam jarum kaca dan menjelaskan gambar kompleks awal dari superstruktur kaca protein yang diperoleh dengan HRTEM.

“Kami memberikan informasi rinci tentang keberadaan struktur super kaca protein 3D yang berfungsi dalam organisme hidup. Faktanya, yang kami gambarkan adalah perakitan kristal protein-protein hibrid yang pertama kali diketahui terjadi secara alami,” Dr. Zlotnikov menyimpulkan.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Teknik Dresden. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>