Космос под ногами: спецпроект Naked Science о космонавтике и «трудной» нефти
Читать
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
29.11.2022
Михаил Орлов
2
1 627

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
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!

Сегодня, 07:55
Василий Парфенов

Печальная история туристической экспедиции под руководством Игоря Дятлова, во время которой 64 года назад погибли девять человек, по-прежнему окутана множеством загадок. Хотя вину за произошедшее следственные органы возлагают на стечение факторов и погодные условия как основную причину, сторонники альтернативных версий находят очередные доказательства свой правоты. Исследователи трагедии озвучили новые доводы в пользу ее техногенной природы.

7 часов назад
Александр Березин

Игру 2013 года и выходящий с января 2023 года сериал по ней часто принимают за научную фантастику. То есть произведение, основанное на предположениях, не противоречащих науке. Однако вряд ли дело обстоит таким образом. Проблема в том, что создатели мира The Last of Us слишком некритично подошли как к научному фундаменту, на котором основан их мир постапокалипсиса, так и к тому, что думает наука о самой реальности «постапов». Naked Science пробует разобраться в деталях.

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!

21 января
Сергей Васильев

Грибница вешенок оказалась усеяна крошечными отростками, заполненными мощным нейротоксином, который почти мгновенно парализует мелких червей. Ученым удалось выяснить, из чего состоит и как действует этот смертельный яд.

24 января
Анна Новиковская

Согласно исследованию американских ученых, съесть одну форель, выловленную в реках и озерах США, эквивалентно месячному употреблению воды, загрязненной «вечными химикатами».

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!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[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: