Оранжевый и зеленый свет поможет управлять свойствами белков

Исследователи разработали флуоресцентные белки, свойствами которых разрешено управлять с помощью оранжевого и зеленого света. Эти белки помогут ученым расследовать процессы жизнедеятельности в живых клетках. Работа проходила в рамках проекта, который поддерживается грантом Российского научного фонда (РНФ), а ее результаты были опубликованы в журнале Nature Methods. Вкратце о них сообщается в пресс-релизе РНФ.

Оранжевый и зеленый свет поможет управлять свойствами белков

Разработанный учеными белок

© Александр Мишин

Флуоресцентные белки в хвост и в гриву светятся в видимом диапазоне спектра, где длина волн составляет от 390 вплоть до 700 нанометров. Природные функции таких белков достаточно разнообразны, например, часть виды медуз с помощью зеленых флуоресцентных пятнышек приманивают к себе еду – неодинаковые мелкие организмы. Оптическими свойствами некоторых флуоресцентных белков – их называют фотопереключаемыми – не запрещается управлять с помощью света. Например, эти белки можно «включать» и «выключать», зачем широко используется в так называемой флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения (наноскопии) – новой группе методов, позволяющих добывать чрезвычайно детальные изображения внутриклеточных структур. Обычно для такой микроскопии ученые используют синее и фиолетовое экспозиция, которое очень токсично для клеток: оно нарушает их нормальную физиологию и инда вызывает гибель.

«Мы впервые создали фотопереключаемые флуоресцентные белки, оптические свойства которых есть контролировать зеленым и оранжевым, а не сине-фиолетовым светом.  Его преимущество состоит в томик, что он почти не причиняет вреда клеткам. Мы использовали новые белки исполнение) наблюдения динамики цитоскелета в живых клетках», – рассказал один из авторов статьи Сахно Мишин, руководитель проекта РНФ, кандидат биологических наук, старший научный энэс Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

Для создания флуоресцентных белков ученые изменяли их (повергнутый и случайный мутагенез) с помощью такого метода, как полимеразная цепная реакция, которая позволяет высудить значительного увеличения малых концентраций определенных фрагментов ДНК. Также ученые клонировали белки, после всего чего под микроскопом отбирали из полученных бактериальных колоний самые удачные. Авторы проанализировали результаты уж проведенных другими биологами экспериментов и выяснили, как приблизительно нужно изменить микроокружение хромофора (остатка ароматической аминокислоты, что отвечает за поглощение света в белке), чтобы заставить его проявить мощность к фотопереключению.

Помимо ожидаемого эффекта, однако, есть и побочные, например, снижается красочность белка. Тогда случайный мутагенез позволяет найти дополнительные мутации, компенсирующие побочные эффекты присутствие сохранении целевого.

Разработанные белки называются репортерными, так как выполняют дело «шпионов» в клетках. Их присоединяют к другим белкам и таким образом следят следовать ними в живой клетке. Полученная детальная информация может быть использована наподобие в фундаментальных, так и в биомедицинских исследованиях. Например, у больного раком пациента опухолевые клетки демонстрируют сильные нарушения клеточной подвижности и динамических перестроек цитоскелета – каркаса, находящегося в цитоплазме усиленный клетки. При этом изучение этих процессов со сверхвысоким разрешением (наноскопия) затруднено в живых клетках изо-за слишком интенсивного облучения образца, поэтому для таких целей нужно эксплуатнуть методы с меньшей токсичностью для организма.

Авторы использовали свою разработку про микроскопии сверхвысокого разрешения RESOLFT. У полученных белков есть особенность: у них безгранично эффективное фотопереключение, то есть белки «включаются» и «выключаются» за миллисекунды. Такое атрибут подходит не всем методам микроскопии, в некоторых такая скорость будет просто-напросто мешать. В RESOLFT цикл включения-выключения повторяется многократно для соседних точек, сканируемых лазерными пучками. Нежели лучше флуоресцентная метка переключается, тем быстрее удается снять полное копия, так как на фотопереключение в каждой точке нужно меньше времени. «Созданные нами флуоресцентные белки позволяют оформлять сверхразрешающую микроскопию без вреда для живой клетки, что открывает способ исследования динамических процессов в ней», – заключил ученый.

Работа проходила в сотрудничестве с учеными изо Королевского технологического института (Швеция) и Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна (США).

Основа: polit.ru

sci-dig.ru