Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Используемые в медицине акридиновые красители запустили защитную реакцию клетки разными способами
Многие лекарственные препараты вызывают у клетки так называемый тепловой шок — защитную неспецифическую реакцию на стресс. В новом исследовании ученые из МФТИ и Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН использовали люминесцентные биосенсоры (lux-биосенсоры) и показали активацию белков теплового шока под действием применяемых в медицине красителей (9-аминоакридин и акридин оранжевый). Они помогают лечить инфекции и рак. Несмотря на схожую структуру, механизм действия двух веществ оказался разным.
Среди используемых в медицине препаратов есть взаимодействующие с ДНК со своими побочными эффектами. В рамках нового исследования ученые предположили, что некоторые лекарства (в частности, акридиновые красители) могут денатурировать белки. То есть нарушать их природную трехмерную форму, что делает невозможным выполнение биологических функций. В результате в клетке развивается состояние теплового шока. Это неспецифический ответ, помогающий пережить разного рода негативные воздействия, вызывающие «поломку» белков. Причиной может быть не только перегрев, но и, скажем, эффект токсических веществ или радиации.
Ученые исследовали красители 9-аминоакридин и акридин оранжевый — вещества с известными мутагенными свойствами. При этом первый используют как антисептик, второй — для фотодинамической терапии онкологических заболеваний. Оба препарата вызывают мутации со сдвигом рамки считывания, при которых вставка или выпадение нуклеотидов «сбивают» прочтение последовательности ДНК. Это связано с интеркаляцией — проникновением таких красителей между азотистыми основаниями нуклеиновой кислоты.
Эти мутагены также могут влиять на состояние других компонентов клетки, в том числе белков. И тем самым вызывают у принимающих их пациентов нежелательные эффекты. Чтобы прояснить вопрос, ученые использовали люминесцентные биосенсоры (lux-биосенсоры) на основе рекомбинантных бактерий кишечной палочки Escherichia coli.
Это клетки микробов, в которые ввели нужные для люминесценции гены в связке с «переключателями» — чувствительными к тепловому шоку промоторами. Если такие «живые сенсоры» испытывали стресс, то активация генов люминесценции и синтез соответствующих белков вызывали свечение. Оно наглядно говорило о запуске реакции теплового шока, которую таким образом можно количественно оценить.
В работе ученым также помогли методы количественной ПЦР с обратной транскрипцией в реальном времени (RT-qPCR) и нанодифференциальная сканирующая флуориметрия (nanoDSF). Первый позволяет оценить, насколько увеличился синтез РНК генов теплового шока, второй оценивает стабильность трехмерной формы белков по их «собственному» свечению (флуоресценции ароматических аминокислот). Результаты опубликованы в журнале Biosensors.
Оказалось, что исследованные акридиновые красители действительно запускают реакцию теплового шока у бактерий. Несмотря на очень похожее строение молекул, два акридиновых красителя повели себя в эксперименте по-разному, показав отличия в механизме воздействия на белки. Только один из них — акридин оранжевый — вызывал денатурацию белков. То есть нарушил их трехмерную форму, переведя в неупорядоченное состояние, при котором невозможно выполнение биологической функции.
Это было проверено на люциферазе — белке, из-за которого клетки E. coli люминесцируют. Краситель снизил температуру плавления как люциферазы, так и более устойчивого к нагреванию белка L-метионин-гамма-лиазы (MGL).
Акридин оранжевый активировал определенные промоторы и защитные механизмы клетки теплового шока, а именно опосредованные белками sigma E и sigma 32. При этом 9-аминоакридин слабее денатурировал белки и «включал» sigma E механизм в меньшей степени, зато активировал промотор PluxC из бактерии Photorhabdus luminescens.
PluxC также чувствителен к повышенной температуре, однако работает иначе. По-видимому, он активируется системой ответа на тепловой шок за счет денатурации уже не белка, а матричной РНК. Точнее, образованной ею шпильки — устойчивой изогнутой структуры.
Отлаженный алгоритм работы с клеточными биосенсорами в данном случае встретил затруднения, связанные с особенностями тестируемых веществ. Высокая общая токсичность и эффект экранирования люминесценции акридином оранжевым затрудняли использование lux-биосенсоров. А чувствительность RT-qPCR оказалась недостаточной, чтобы точно зафиксировать реакцию теплового шока, вызванного 9-аминоакридином.
Отсюда следует вывод, что для исследований активации белков теплового шока или влияющих на люминесценцию препаратов лучше использовать люминесцентные биосенсоры и RT-qPCR совместно.
«В результате исследования показано, что производные акридина — 9-аминоакридин и акридин оранжевый — способны вызывать клеточный тепловой шок. Этот эффект, что примечательно, отличается для двух производных акридина: акридин оранжевый достаточно сильно нарушает структуру белков, в то время как 9-аминоакридин скорее расплетает вторичную структуру матричной РНК, активируя последующее состояние теплового шока. Знание о способности веществ вызывать тепловой шок может быть использовано для разработки технологии в сочетании с лучевой терапией рака. Например, добавление супрессоров теплового шока может усилить фармакологическое действие акридинов. Относительная репрезентативность и простота исследования достигнуты с помощью цельноклеточных биосенсоров на основе клеток E. coli с гибридными плазмидами: pGrpE-lux, pIbpA-lux, pGrpE-lux и pXen7. Это люминесцирующие бактерии, свечение которых возрастает в случае теплового шока под контролем различных генетических механизмов, что позволяет судить о конкретном механизме ответа на стресс», — отметил руководитель работы, заведующий лабораторией молекулярной генетики МФТИ Илья Манухов.
Telegram 
Дзен 
VK Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
Специалисты расшифровали геном неандертальца возрастом 110 000 лет из Денисовой пещеры на Алтае. Анализ генетического кода указал на разделение местных неандертальцев на крошечные изолированные группы. Географическая изоляция и сокращение численности заставили эти сообщества накапливать мутации значительно быстрее предков современных людей.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно