Визуализация синтеза новых белков в живых клетках

Источник: phys.org

Пытаясь понять молекулярные механизмы формирования долговременной памяти, ученый Университета Колумбии (США) разработал новую технологию визуализации синтеза белков. Доцент кафедры химии Вэй Мин работал вместе со своим студентом Лу Вэем. Белки выполняют почти все биологические функции, и синтез белков является важным этапом в работе генов. Изучение белков позволяет судить о том, как клетки реагируют на патологические изменения. В лаборатории Мина объектом исследования является протеома — сумма белков клетки. Эта динамическая структура, жестко регулирующая синтез и разрушение белков, является гарантией нормального функционирования организма.

Формирование долговременной памяти также зависит от синтеза определенного белка в определенном месте и в определенное время в клетках мозга. Чтобы точно определить, где и когда производятся новые белки, Мин и его коллеги изобрели новую методику. Она примечательна тем, что позволяет ученым создавать изображения с высоким разрешением вновь синтезированных белков в живых клетках. Технологии, использовавшиеся до сих пор, чаще всего требовали уничтожения клеток. Как поясняет г-н Мин, теперь ученые могут не ограничиваться анализом статической картины — инструмент, совместимый с живыми клетками, позволяет отслеживать динамику их развития. Белки состоят из цепочек аминокислот, которые, в свою очередь, состоят из углерода, кислорода, водорода и азота. Команда Мина заменила водород на дейтерий (D), более тяжелый изотоп водорода.

Дейтерий почти точно имитирует свойства водорода, и меченые дейтерием аминокислоты ведут себя почти как обычные. При этом связь C—D вибрирует с уникальной частотой, отличающейся от частоты вибрации обычной связи углерода с водородом. Ученые добавили аминокислоты, помеченные дейтерием, в питательную среду клеточных культур. Вскоре эти аминокислоты стали строительными блоками новых белков. С помощью специальной лазерной технологии (микроскопия вынужденного комбинационного рассеивания) ученые сканировали образец и создали карту связей углерод-дейтерий внутри живых клеток. Как отмечает г-н Лу Вэй, новая технология является весьма чувствительной, точной и совместимой с живыми системами, не требует уничтожения или окрашивания клеток.