Новая технология MISO позволяет проводить крио-ЭМ анализ с минимальным количеством материала

Принцип работы MISO и характеристика метода. Автор: Nature Methods (2025). DOI: 10.1038/s41592-025-02894-x

Исследователи из Центра структурной биологии VIB-VUB разработали новый микрогидродинамический метод, который позволяет определять структуры биологических макромолекул с высоким разрешением с помощью криогенной электронной микроскопии (крио-ЭМ), используя чрезвычайно малые количества исходного материала.

Их исследование, опубликованное в журнале Nature Methods, представляет платформу MISO (микрогидродинамическая изоляция белка), которая объединяет очистку белка и подготовку сеток для крио-ЭМ в единый оптимизированный процесс. Этот подход сокращает требования к объёму образца в 100–1000 раз по сравнению с традиционными методами.

Крио-ЭМ стала основным методом визуализации структур биологических макромолекул с почти атомарным разрешением. Однако текущие методы обычно требуют крупномасштабного производства белка и многоэтапной очистки, хотя в итоге визуализируются лишь пикограммовые количества белка. Минимизируя процесс очистки и доставляя очищенный белок непосредственно на сетки для крио-ЭМ, MISO устраняет этот разрыв и позволяет выполнить всю работу всего за несколько часов — от лизиса клеток до витрифицированных сеток.

«MISO фундаментально меняет то, что возможно в структурной биологии, — заявил профессор Руслан Ефремов (VIB-VUB), старший автор исследования. — Теперь мы можем перейти от клеток к структуре с почти атомарным разрешением в тот же день, используя лишь долю биологического материала, обычно необходимого для таких исследований».

Исследование демонстрирует, что MISO может обеспечивать получение крио-ЭМ структур с высоким разрешением как для растворимых, так и для мембранных белков. β-галактозидаза была успешно очищена и визуализирована, начиная с биомассы одной колонии E. coli. Структуры протон-активируемого хлоридного канала TMEM206 были получены из эквивалента всего половины одной чашки для культивирования клеток млекопитающих.

Исследователи, включая сотрудников лаборатории Янины Бруннер (VIB-VUB) и компании Novartis, также показали, что MISO может поддерживать процессы открытия белков. В одном случае неизвестный мембранный белок, очищенный с помощью MISO, был идентифицирован непосредственно по его крио-ЭМ карте, что подчеркивает потенциал платформы для характеристики низкоабундантных или ранее не охарактеризованных комплексов.

«Это представляет собой важный шаг к тому, чтобы сделать крио-ЭМ более доступной и эффективной, — отметил доктор Гангадхар Элуру (VIB-VUB), первый автор исследования. — Для многих проектов проблема заключается не в микроскопии, а в получении достаточного количества высококачественного белка. MISO решает эту проблему напрямую».

В перспективе исследователи ожидают, что дальнейшая миниатюризация этапов очистки и работы с образцами может позволить определять структуры методом крио-ЭМ из ещё меньших биологических исходников, потенциально достигая масштаба первичных клеток, органоидов или биопсийных образцов.

Дополнительная информация: Gangadhar Eluru et al, MISO: microfluidic protein isolation enables single-particle cryo-EM structure determination from a single cell colony, Nature Methods (2025). DOI: 10.1038/s41592-025-02894-x

Источник: VIB (Институт биотехнологий Фландрии)