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.
Сегодня, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

10 часов назад
6 минут
Мария Кривоченко

Это крупнейшее исследование ДНК людей, живущих в Северной и Южной Америке. Оно показывает, откуда в США появились рабы, и раскрывает детали жестокого обращения с ними.

Сегодня, 09:34
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Сегодня, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

Вчера, 17:55
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: