Новая методика позволит увидеть отдельные белки в синапсах — Naked Science
26.09.2019
София Жаботинская

Новая методика позволит увидеть отдельные белки в синапсах

Модифицированная техника флуоресцентного зондирования дает возможность быстрее изучать белки, влияющие на развитие психических болезней.

41467_2019_12372_fig3_html_1_2
©Wikipedia

Ученые из Массачусетского технологического института и Института Броуда при MIT и Гарвардском университете разработали способ быстрого получения высокоточных изображений синаптических белков. Статья о новой методике опубликована в журнале Nature Communications.

 

В нашем мозгу есть миллионы синапсов — контактов между нейронами, в которых сигнал между двумя клетками передается при помощи нейромедиаторов. В синапсах также находится огромное количество белков-рецепторов, которые принимают молекулярные сигналы. Изучение этих белков чрезвычайно важно, ведь нарушения их структуры играют большую роль в таких расстройствах, как аутизм и шизофрения.

 

Используя флуоресцентные аминокислотные зонды, исследователи смогли отобразить 12 различных белков в образцах ткани, которые содержали тысячи синапсов. «Мультиплексная визуализация важна, потому что существует большая вариативность синапсов и клеток, даже в пределах одного и того же мозга, — рассказывает Марк Бат из MIT. — Необходимо одновременно рассмотреть [все] белки в образце, чтобы понять, как выглядят субпопуляции различных синапсов, открыть новые типы синапсов и понять, как на них влияет генетическая вариативность».

 

Новая техника визуализации — усовершенствование существующего метода под названием DNA PAINT. Сначала исследователи маркируют белок или другую интересующую их молекулу зондом ДНК-антитело. А затем промаркированный белок визуализируют при помощи олигонуклеотида (короткой последовательности ДНК) с флуоресцентной меткой. Нуклеотид связывается с зондом, а метку затем можно увидеть на флуоресцентной микроскопии. 

 

Молекулы ДНК имеют низкую степень родства, и связи между ними постоянно разрываются и образовываются снова. Это дает мигающую флуоресценцию, которую возможно отобразить благодаря микроскопии сверхвысокого разрешения. Однако получение изображения отдельного белка в таком методе занимает около получаса, что делает технику неприменимой для визуализации большого количества молекул.

 

Марк Бат с коллегами модифицировали метод DNA PAINT, изменив структуру олигонуклеотида с меткой. Для этого ученые использовали так называемые запертые нуклеиновые кислоты, чтобы он мог более тесно связываться с ДНК-антителом, применяя так называемые закрытые нуклеиновые кислоты — термостабильные аналоги ДНК, химически модифицированные по остатку рибозы. Модифицированная методика дает более яркий сигнал при микроскопии, поэтому изображение может быть получено в разы быстрее, хоть и с чуть менее четким разрешением.

 

Исследователи использовали новую технику под названием PRISM для маркировки и визуализации 12 различных белков, обнаруженных в синапсах. Предыдущая вариация, по словам ученых, давала возможность получить информацию не более чем с четырех меток в одном образце. «Весь эксперимент занимает час, тогда как с методикой сверхвысокого разрешения на это уходит целая ночь», — хвастается Бат. Среди белков, который рассматривали в экспериментах, наиболее интересным для исследователей был Shank3: изменение его экспрессии влияет на формирование аутизма и шизофрении.

 

Сейчас ученые используют методику PRISM, чтобы понять, как различные генетические мутации влияют на структуру и белковый состав синапсов у людей с различными заболеваниями. «Понимание того, как генетические изменения влияют на развитие нейронов головного мозга, а также структуру и функции синапсов, является важной проблемой для нейронауки и понимания механизмов возникновения болезней», — подытоживает Марк Бат.

 

Уже известно, что синхронизация потенциалов в синапсах влияет на эффективность обучения. Аутизм с низким интеллектом при этом может быть обусловлен не только проблемами в синапсах, но и нарушением иммунитета матери.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

7 часов назад
Ольга Иванова

Польские исследователи узнали, какой определяющий фактор стоит за убежденностью людей не вакцинироваться от коронавирусной инфекции.

Вчера, 21:19
Мария Азарова

Руководитель полетов Национального космического агентства США Зебулон Сковилл рассказал, чем обернулся для МКС инцидент с двигателями «Науки».

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: