CIQTEK EPR200M consente la ricerca sulla membrana tau sottoposta a revisione paritaria presso l'Università di Bordeaux, Francia

Risultati chiave e valore in sintesi

Comprendere come le proteine intrinsecamente disordinate interagiscono con le membrane biologiche è una sfida di lunga data in biofisica. In un recente studio pubblicato su Chimica biofisica (2026, 329:107550), Dott. Yann Fichou e il suo team presso Università di Bordeaux, Francia , ha sviluppato un robusto spettroscopia EPR quantitativa metodo per misurare direttamente Interazioni proteina-lipidi Tau Il loro approccio non si basa su sonde indirette o segnali di fluorescenza relativi, consentendo una quantificazione precisa e assoluta delle popolazioni proteiche libere e legate alla membrana.

Utilizzando il Spettrometro EPR a banda X da banco CIQTEK EPR200M , il team ha risolto quantitativamente il comportamento di legame di proteina tau a membrane lipidiche caricate negativamente, ha estratto concentrazioni assolute di popolazioni proteiche libere e legate e ha determinato l'affinità di legame con un input sperimentale minimo. Questo lavoro non solo rivela intuizioni meccanicistiche chiave sulle interazioni Tau-membrana, ma dimostra anche la potenza di CW EPR per l'analisi quantitativa nei sistemi biologici complessi.

Contesto: perché quantificare le interazioni proteina-lipide è così difficile

Le interazioni proteina-lipidi svolgono un ruolo centrale nella segnalazione cellulare, nell'organizzazione delle membrane e nell'aggregazione di proteine patologiche. Nelle malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, si ritiene che l'interazione tra la proteina Tau e le membrane cellulari sia un evento precoce critico che innesca l'aggregazione patologica.

Nonostante la sua importanza, la caratterizzazione quantitativa di queste interazioni rimane impegnativa. Le membrane biologiche sono eterogenee, dinamiche e altamente sensibili alle condizioni sperimentali. Le interazioni stesse sono spesso deboli, transitorie e coinvolgono molteplici stati conformazionali. Metodi convenzionali come la fluorescenza o i saggi colorimetrici forniscono tipicamente segnali relativi e richiedono curve di calibrazione che introducono ulteriore incertezza.

Spettroscopia EPR offre un approccio fondamentalmente diverso. Sondando direttamente la dinamica delle molecole marcate con spin, EPR quantitativa fornisce una finestra sensibile e accurata sul movimento molecolare, sul legame e sulla restrizione conformazionale, consentendo una determinazione precisa delle interazioni proteina-lipide.

Dalle forme delle linee spettrali alla dinamica del legame molecolare

La tau è una proteina intrinsecamente disordinata e la sua interazione con le membrane lipidiche comporta sottili cambiamenti nella mobilità molecolare piuttosto che grandi riarrangiamenti strutturali. Questo rende CW EPR particolarmente adatto al problema.

La proteina Tau è stata marcata in modo specifico per ogni sito utilizzando l'etichettatura di spin sito-diretta (SDSL). Gli spettri EPR ad onda continua sono stati acquisiti su CIQTEK EPR200M a temperatura ambiente e 150 K, aumentando al contempo la concentrazione delle vescicole multilamellari POPS (MLV).

La Tau libera mostra uno spettro stretto e simmetrico a tre linee corrispondente a un rapido movimento isotropico (τc ≈ 0,383 ns), caratteristico delle proteine intrinsecamente disordinate. All'aumentare della concentrazione di POPS, l'allargamento spettrale e i tempi di correlazione rotazionale più lunghi (fino a 2,25 ns) indicano una progressiva restrizione del movimento della Tau al momento del legame alla membrana.

Figura 1. (A) Spettri CW-EPR a temperatura ambiente di Tau marcato con spin durante la titolazione con concentrazioni crescenti di POPS MLV, che mostrano cambiamenti graduali nella forma della linea.
(B) Spettri EPR allo stato congelato (150 K) e simulazioni di Tau marcato con spin in assenza (blu) e presenza (rosso) di MLV POPS da 25 mM.
(C) Spettro EPR a temperatura ambiente dei monomeri Tau in un ambiente libero.
(D) Spettro EPR a temperatura ambiente dei monomeri di Tau in un ambiente ristretto. La concentrazione di Tau era di 50 μM. L'ambiente libero corrisponde a Tau in tampone, mentre l'ambiente ristretto corrisponde a Tau in soluzione contenente MLV.

Quantificazione assoluta tramite deconvoluzione spettrale a due componenti

Una svolta fondamentale di questo lavoro è l'uso dell'intensità del segnale EPR per la quantificazione assoluta. L'intensità del segnale è direttamente proporzionale al numero di elettroni spaiati, consentendo una determinazione precisa delle concentrazioni di proteine libere e legate senza standard di calibrazione.

Utilizzando l'elevata stabilità della linea di base e il rapporto segnale/rumore del CIQTEK EPR200M Gli spettri sperimentali sono stati scomposti linearmente in componenti libere e legate alla membrana. Questa deconvoluzione a due componenti consente il calcolo delle concentrazioni proteiche assolute, fornendo una solida base per la costruzione di modelli di legame di tipo Hill e la determinazione delle costanti di dissociazione apparenti (K_D).

Figura 2. (A) Spettri EPR sperimentali di Tau marcato con spin a diverse concentrazioni di POPS (nero) e corrispondenti simulazioni di best-fit (da blu a rosso).
(B) Esempio di decomposizione spettrale in componenti libere (blu) e legate (riempite in arancione).

Strategia minimalista per una determinazione rapida e accurata dell'affinità

L'analisi della propagazione degli errori ha identificato le condizioni ottimali per una determinazione accurata di K_D: quando circa metà della popolazione Tau è vincolata (θ ≈ 0,4–0,6), l'incertezza sperimentale è ridotta al minimo. Una singola misurazione EPR utilizzando EPR200M è sufficiente ottenere costanti di dissociazione apparenti che corrispondano ai risultati completi della titolazione, riducendo sia il tempo sperimentale sia il prezioso consumo di campione.

Prestazioni affidabili apprezzate dagli utenti internazionali

IL CIQTEK EPR200M Dimostra prestazioni stabili a microonde, rilevamento sensibile e funzionamento affidabile a temperatura ambiente. Queste caratteristiche supportano l'acquisizione di dati riproducibili per campioni biologici complessi, dalle dinamiche a temperatura ambiente all'analisi iperfine a bassa temperatura.

L'applicazione di successo presso l'Università di Bordeaux conferma che gli strumenti CIQTEK forniscono un solido supporto alla ricerca di frontiera nelle scienze della vita in Europa e nel mondo.

Soluzioni EPR CIQTEK per la ricerca quantitativa

CIQTEK offre una gamma completa di Strumenti EPR :

• Sistemi CW e pulsati in banda X : da banco o da pavimento, compatibile con moduli variabili per temperatura, luce, elettrochimica e in situ.

• Sistemi a banda Q e W ad alto campo : campi magnetici più elevati e risoluzione spettrale per materiali, stati quantistici e studi biofisici avanzati.

Con prestazioni comprovate, Strumenti EPR CIQTEK sono installati in tutto Europa, Nord America e Asia , supportando centinaia di laboratori di ricerca e partner industriali in tutto il mondo.