12 января
РНФ
622

Новый светящийся биосенсор поможет следить за воспалительными процессами в тканях

4.6

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами разработали новую технологию, позволяющую исследовать в живых клетках динамику гипогалогенных кислот — высоко реакционноспособных соединений, которые производят некоторые иммунные клетки нашего организма. Изобретение представляет собой генетически кодируемый сенсор, одна часть которого взаимодействует с целевой молекулой, а другая флуоресцирует. Инструмент позволит получать новые сведения о защитных механизмах иммунной системы, а также о динамике патологических процессов, связанных с развитием острого или хронического воспаления.

Выделенный и очищенный белковый препарат Hypocrates (в пробирках) и рядом на чашке с агаром растут бактериальные колонии, экспрессирующие ген биосенсора Hypocrates / ©Дмитрий Билан / Пресс-служба РНФ

Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах журнала Nature Communications. Воспаление — нормальный биологический процесс, который запускает наша иммунная система в ответ на попадание в организм патогенов или повреждение тканей. Некоторые специализированные клетки, прежде всего нейтрофилы и тканевые макрофаги, составляют первую линию обороны организма, и именно они способны поглощать и обезвреживать чужеродные агенты, а также продукты распада собственных поврежденных тканей — для этого они вырабатывают высоко реакционноспособные соединения.

«Поразительно, что клетки нашего организма могут производить даже такое агрессивное соединение, как гипохлорит анион, в быту это вещество мы называем хлоркой. Помимо активных форм хлора в организме вырабатываются и другие соединения со схожими химическими свойствами, которые можно объединить в общую группу гипогалогенных кислот и их производных», — рассказывает Дмитрий Билан, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук, руководитель группы метаболических основ патологии ИБХ РАН.

Выделенный и очищенный белковый препарат Hypocrates (в пробирках) и рядом на чашке с агаром растут бактериальные колонии, экспрессирующие ген биосенсора Hypocrates / ©Дмитрий Билан / Пресс-служба РНФ 

Такие соединения производят клетки иммунной системы в борьбе с бактериальной инфекцией и различными паразитами. Кроме того, фермент, образующий гипогалогенные кислоты, содержится у нас во рту, дыхательных путях, слезах и даже грудном молоке. В норме эти соединения выполняют защитную функцию. Однако в результате нарушения регуляционных механизмов иммунные клетки могут стать причиной неконтролируемого развития гипогалогенного стресса, из-за которого происходит повреждение тканей и нарушение работы органов.

Сотрудники Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (Москва) совместно с коллегами из других российских и зарубежных институтов разработали технологию, позволяющую отслеживать динамику гипогалогенных кислот и их производных в клетках и тканях. Для этого ученые создали белковую молекулу, состоящую из двух функциональных частей: сенсорной, специфично взаимодействующей с гипогалогенными кислотами, и флуоресцентной. Таким образом, свечение биосенсора, который исследователи назвали Hypocrates, изменяется в ответ на колебания концентрации гипогалогенных кислот в исследуемой системе.

Структура генетически кодируемого биосенсора Hypocrates / ©Дмитрий Билан / Пресс-служба РНФ 

Поскольку такой биосенсор кодируется геном, он может быть доставлен практически в любые типы клеток различных экспериментальных объектов. Авторы впервые показали динамику одновременно активных форм кислорода и хлора в воспаленных тканях рыб Danio rerio — популярного организма в современных исследованиях.

С помощью нового инструмента Hypocrates ученым также удалось визуализировать в режиме реального времени динамику гипогалогенного стресса в бактериях, которые были захвачены нейтрофилами человека. В настоящий момент ученые заявляют, что новый инструмент полностью охарактеризован, протестирован в живых системах и готов для применения в медико-биологических исследованиях.

«Большинство патологических процессов сопровождается развитием воспалительных реакций. Поэтому создание новых инструментов для исследований в этой области имеет важное значение не только для понимания механизмов в основе того или иного заболевания, но и для разработок терапии лечения. Кроме того, наш инструмент интересен для поиска новых физиологических функций гипогалогенных кислот и их производных», — подводит итог Дмитрий Билан. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

Вчера, 18:45
Александра Медведева

Снимки телескопа Hubble показали, что черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды вместо того, чтобы их разрушать. Открытие может стать ключом к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Позавчера, 21:12
Илья Ведмеденко

Российские специалисты обратили внимание на возможные технические трудности, связанные с модулем «Поиск» Международной космической станции. Ранее в NASA намекнули на изоляцию российского модуля «Звезда».

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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
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: