• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
29.11.2022
Михаил Орлов
2
1 643

Российские ученые измерили температуру внутри клетки

3.5

Узнать температуру внутри клетки и тем более в ее отдельных компонентах затруднительно, ведь даже самые маленькие термометры слишком велики для этого. Новый инструмент для решения этой задачи предложили ученые из России, использовавшие термочувствительный краситель — фосфорный комплекс порфирина, люминесценция которого зависит от температуры.

Люминисцентный краситель в нейронах
Люминисцентный краситель в нейронах / © biotium.com

Температура сильно влияет на множество химических, а значит, и биохимических процессов. Ученым давно известно об этой связи — ее описывает, например, правило Вант-Гоффа, сформулированное еще в XIX веке.

Более того, многие биологические молекулы чрезвычайно «привередливы» к свойствам раствора, в котором находятся. Одни легко разрушаются от перегрева (денатурация белка), другие перестают работать при понижении температуры. Температурный фактор также важно изучать, поскольку он играет важную роль при развитии некоторых болезней и нормальных физиологических процессов вроде сперматогенеза.

И если температуру отдельных органов и тканей померять несложно, то на уровне клеток с этим возникают трудности. Нетрудно догадаться, что любой прибор слишком велик для этой задачи, к тому же может нарушить естественное состояние клетки во время измерений.

К этому вопросу обратился коллектив российских химиков, опубликовавших статью в журнале Sensors and Actuators A: Physical. Они испытали особую флуоресцентную молекулу — комплекс порфирина с пятивалентным фосфором (фосфором (V)), «молекулу-градусник».

Порфирины — довольно сложные органические соединения, состоящие из четырех одинаковых частей-пирролов. Каждая такая молекула представляет собой «кольцо», внутрь которого обращены атомы азота или группы -NH. На основе этой структуры живые клетки создают гем (в составе гемоглобина и цитохромов) и хлорофилл — ключевую молекулу для фотосинтеза.

Теперь ученые нашли таким соединениям новое применение. Они синтезировали модифицированный комплекс порфирина с фосфором, обозначенный как MPyPP(OH)2. Он растворим в воде и представляет собой катион. Авторы уверены, что создали перспективный инструмент для внутриклеточной термометрии — то есть оценки определения температуры внутри клетки.

Это возможно благодаря тому, что испускаемый люминесцентной молекулой MPyPP(OH)2 свет меняется в зависимости от температуры. Точнее, изменяется характерное время люминесценции, то есть ее продолжительность. Ранее подобные свойства выявили у ряда химических соединений с различной структурой.

Новый термосенсор протестировали на культурах клеток, нашедших широкое применение в лабораториях. Это клетки яичника китайского хомячка CHO и HeLa, полученные из опухоли шейки матки. Показано, что MPyPP(OH)2 имеет хорошее температурное разрешение, позволяя различать разницу в одну десятую градуса.

Исследователи также установили, что на изменения люминесцентного сигнала комплекса влияет то, насколько прочными связями соединены два его компонента — фосфор и порфирин. А это, в свою очередь, определяется свойствами окружающего раствора, в том числе температурой.

«Благодаря сотрудничеству с коллегами из Санкт-Петербурга ранее было установлено, что спектр люминесценции этих соединений в физиологическом диапазоне температур (30-44 градуса) и времена жизни люминесценции зависят от температуры. В нашей новой работе мы показали, что этот метод хорошо работает и в живых клетках. Параллельно был выявлен необычный факт — при введении порфиринов фосфора в клетку они дефосфорилируются в результате взаимодействия с белками с образованием биосовместимых фосфатов. Фактически после доставки синтезированных нами молекул в клетки мы измеряем люминесценцию свободного порфирина, не содержащего фосфора, и далее исходя из спектра люминесценции определяем внутриклеточную температуру. В дальнейшем мы планируем расширить круг исследуемых порфиринов для повышения чувствительности подобных молекулярных термометров», — прокомментировала академик РАН Юлия Горбунова.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

Сегодня, 10:33
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

Позавчера, 13:41
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

03.12.2022
-
0
+
Я не совсем понял, как можно изменить точную температуру в культуре клеточной линиии HeLa если она культивируется при 37С ?
-
0
+
Как бы так выразить свое негодование, не задев чувств автора. На мой субъективный взгляд, это вопиюший кликбейт в названии, с последующим отсутствием конкретики "мы-то измерили, а вам не скажем" - "где-то в области фосфорицирования". Мне было очень неприятно в конце статьи ощущать "капитанство" (ну написано же измерили, вот и измерили же). Короче Автор, бросай это дело иначе карма тебя раньше положенного догонит. p.s. я так понял, что это уже не первый раз у данного автора, ну Штож... все ясно.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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: