JACS: Открыт путь к созданию маркеров для корреляционной микроскопии

Новое исследлование позволит учёным лучше наблюдать за сигнальными процессами в клетках и другими важными молекулярными процессами.

Лаборатории Норьеги и Хаммонда объединились и сделали важные открытия, о которых сообщается в Journal of the American Chemical Society. Их совместный проект был начат благодаря гранту на развитие коллектива от Научного колледжа У и инициативе 3i. Эта инициатива поощряет преподавателей с разными научными интересами к совместной работе над масштабными проблемами.

Мы разрабатываем новый метод визуализации, который позволит увидеть сложное строение клеток и узнать об их активности. Современные методы дают много информации о структуре клеток, но не об их функциях. В нашей работе мы исследуем инструмент, который может быть использован в электронной микроскопии для одновременного анализа структуры и функций клеток, — говорит соавтор Минг Хаммонд, профессор химии.

Родриго Норьега, доцент химии, объясняет, что биологические образцы часто нуждаются в «маркерах» — молекулах, которые служат источником обнаруживаемых сигналов.

Один из широко используемых типов маркеров — флавопротеины. Они запускают химическую реакцию при фотовозбуждении, в результате которой образуются поглощающие металлы полимерные частицы. Эти частицы легко обнаружить при электронной микроскопии благодаря их высокому контрасту.

Норьега отмечает, что предыдущие работы были посвящены только маркерам, а наше исследование включает этапы химии материалов в модель. В этом году учёный получил звание Sloan Research Fellow. Эта программа поощряет начинающих учёных, чьи исследования могут произвести революцию в своей области.

Раньше учёные считали, что здесь работает механизм генерации синглетного кислорода. Но команда из Университета выяснила, что за этот процесс отвечает перенос электронов между фотовозбуждённым маркером и полимерными строительными блоками.

Хаммонд говорит:

Мы изучаем инструмент, который другие использовали для визуализации. Все думали, что он работает определённым образом. Но наши исследования показали удивительный механизм.

Этот путь переноса электронов генерирует реактивные виды, которые дают контраст для электронной микроскопии без использования синглетного кислорода.

Норьега и Хаммонд считают, что новая информация поможет учёным улучшить дизайн маркеров.

Так, команда из американского университета расширила количество и типы используемых полимерных строительных блоков, а также стала использовать маркеры, которые плохо производят синглетный кислород, но отлично переносят электроны. Кроме того, они вырастили контрастные агенты в условиях, которые раньше были невозможны.

Эти маркеры позволяют получить два изображения одного и того же образца: одно с помощью световой микроскопии, другое — с помощью электронной. Многослойное изображение содержит больше информации, чем каждое по отдельности. Этот метод похож на различные слои в Google Maps.

Эти достижения помогут учёным лучше понять процесс обмена информацией между клетками с помощью химических веществ. Это важно для изучения взаимодействия клеток не только внутри организма, но и в сообществах.

Хаммонд поясняет:

Клетки общаются друг с другом с помощью химических сигналов. Так они узнают, кто их соседи — друзья или враги. Благодаря этому они могут сотрудничать, конкурировать и даже маскироваться.

Чтобы изучить эти процессы, нужно определить уровень активности химических сигналов в образце и понять, как они соотносятся с его структурой.

17.09.2024