Группа российских и европейских ученых создали специальную светящуюся молекулу, которая позволяет следить за жизнью клеток, в том числе раковых, на наноуровне. Ученые надеются, что разработка поможет найти лекарства от многих болезней.
Биофизики из Московского физико-технического института (МФТИ) и стран Европы создали «идеальную» светящуюся молекулу, которая позволяет безопасно следить за жизнью раковых клеток или микробов и изучать другие биологические процессы на наноуровне. Ученые надеются, что в будущем разработка поможет узнать о течении многих болезней более подробно, а также поспособствует изобретению новых лекарств. Подробнее об этом можно прочитать в журнале «Photochemical & Photobiological Sciences».
Сегодня наблюдение за жизнью клеток на наноуровне – уже не новость. Подобную практику используют биологи всего мира. В свое время этот метод оказался настолько важен для науки, что за флуоресцентную микроскопию были присуждены одна за другой две Нобелевские премии: одна за открытие самого метода, другая — за радикальное повышение его точности. Для наблюдения за функционированием клеток используют целое множество светящихся меток, к примеру, красный пигмент родамин. Его вводят в изучаемые образцы, которые затем обстреливают лучами лазера или ультрафиолетового света на определенной длине волны. Их фотоны заставляют метки вырабатывать пучки света на другой частоте, что позволяет увидеть содержимое клетки или других телец со сверхвысоким разрешением, недоступным для обычных микроскопов.
Однако все эти флуоресцентные метки имеют ряд недостатков: они быстро распадаются при длительном освещении, не переносят нагрева и их крайне сложно использовать для наблюдений за живыми клетками из-за высокой токсичности. Кроме того, многие из них обладают слишком крупными размерами, чтобы прикрепляться к любым белковым молекулам. И самое главное - они не могут флуоресцировать в отсутствие растворенного кислорода в среде.
Однако группа ученых нашла выход из трудного положения. «Наш белок, во-первых, более термостабилен по сравнению с аналогами: он разрушается только при 68 ºC, — рассказывает один из авторов работы Вера Назаренко, научный сотрудник лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ. — Во-вторых, он обладает миниатюрными размерами в сравнении с большинством применяемых сейчас громоздких флуоресцентных белков. И может светиться в бескислородных условиях».
Обладающий столь замечательными свойствами белок ученые первоначально обнаружили в клетках термофильной бактерии Chloroflexus aggregans. Она живет при высоких температурах окружающей среды, в горячих источниках. Далее биофизики с помощью методов генной инженерии сконструировали последовательность ДНК, которая воспроизводит только флуоресцентный фрагмент. В частности, от природного белка удалось «отрезать» все лишнее, не несущее полезного функционала, достигнув этим экстремально маленького размера белковой молекулы.
Ген, в котором закодирован новый белок, ученые подсадили в клетки другой бактерии — Escherichia coli, всем известной кишечной палочки. И последняя сделалась фабрикой для производства нового флуоресцентного белка, обладающего уникальными свойствами — термостабильностью и миниатюрностью.
С помощью флуоресцентной микроскопии в медицине уже сделано немало открытий, но эти исследования до сих пор были ограничены низкой стабильностью и громоздкостью флуоресцентных белков, имеющихся в распоряжении ученых. Теперь ограничения сняты благодаря работе ученым из России и Европы.
