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, 13:57
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили, что крупный торговый центр на севере Франции построен на месте некрополя IV века.

Вчера, 13:05
Сколтех

Ученые из Сколтеха и их коллеги изучили генетические характеристики дельта-штамма коронавируса в России. Выяснилось, что всего одна разновидность дельты за короткое время оказалась ответственной за подавляющее большинство случаев заболевания коронавирусом в России — во многих других странах ситуация развивалась иначе. Авторы исследования объясняют доминирование этой разновидности в нашей стране волей случая, а не повышенной заразностью или устойчивостью к иммунитету.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: