Informace o projektu
Cryo-dynamics of pH responsive hairpin structure

Strukturální biologie se často opírá o práci při extrémně nízkých teplotách, aby bylo možné „zastavit čas“ a zachytit detailní obrazy biologických molekul. U metod, jako jsou kryoelektronová mikroskopie (cryo-EM) a NMR spektroskopie pevných látek, se obvykle předpokládá, že zmrazení zachová molekuly přesně ve stavu, v jakém se nacházely v buňce nebo v roztoku za přirozených podmínek. Tento předpoklad však nemusí být vždy správný. Rychlost, jakou je vzorek zmrazen, i ochranné přísady používané k zabránění tvorby ledu mohou samy ovlivnit molekulární uspořádání a dokonce posunout rovnováhu mezi různými strukturními stavy.

Cílem tohoto projektu je prozkoumat hyperquenching – proces ultrarychlého ochlazení, který nevyžaduje žádné přísady. Tato metoda by mohla umožnit přípravu vzorků ve formě mnohem bližší jejich přirozenému stavu a poskytnout tak věrnější obraz biologických struktur.

Jako modelový systém používáme krátkou DNA vlásenku (hairpin), která funguje jako molekulární „přepínač“ řízený pH. Při určitých hodnotách pH se molekula skládá do stabilní struktury, zatímco při jiných zůstává rozvinutá. Toto chování je ideální pro testování, protože jej lze kvantitativně sledovat s téměř atomárním rozlišením pomocí NMR spektroskopie pevných látek a přímo ukazuje, zda podmínky zmrazování mění rovnováhu mezi složeným a rozvinutým stavem.

Projekt tak přinese nejen nové poznatky o chování tohoto konkrétního DNA systému, ale také důležitou odpověď na širší otázku: do jaké míry můžeme důvěřovat tomu, že zmrazené biologické vzorky skutečně odrážejí přirozené stavy, které měly v roztoku? Pokud se ukáže, že hyperquenching poskytuje přesnější obraz, mohl by se stát novým standardem pro přípravu biologických vzorků jak v základním výzkumu, tak v aplikovaných biomedicínských vědách.