Новая методика позволит увидеть отдельные белки в синапсах — Naked Science
7 минут
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.
4 часа назад
6 минут
Василий Парфенов

Вопрос разработки способов запасания электричества в XXI веке встал невероятно остро — ученые со всего мира ломают голову над тем, как сделать батареи более емкими. Армейская исследовательская лаборатория США добилась успехов в создании тончайших антисегнетоэлектрических пленок из гафната свинца. Это сложное в получении соединение обладает большим потенциалом к применению в аккумуляторах и электрических вентилях.

Вчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

Вчера, 18:35
4 минуты
Ольга Иванова

NASA смоделировало ситуацию, при которой нашей планете угрожает крупное небесное тело, и выяснило, как много времени понадобится землянам, чтобы предотвратить катастрофу. Спойлер: мы все умрем.

11 мая
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

12 мая
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: