В МФТИ создали альтернативную палитру флуоресцентных белков для визуализации клеток
Чтобы получить хорошее контрастное изображение клетки в самом простом микроскопе, на образец можно капнуть йод — он накопится между клетками, подкрашивая их контуры. Но биологам часто требуется решать более сложные задачи: окрашивать отдельные органоиды или молекулы внутри самой клетки. Особым случаем является изучение живых клеток, и здесь флуоресцентные красители должны быть не только яркими, но еще и нетоксичными. Для этой цели в девяностые годы была разработана палитра флуоресцентных белков на основе природного зеленого белка (GFP) из медузы Aequorea victoria, которые обладают своими минусами. Ученые из МФТИ решили разработать альтернативные флуоресцентные белки для создания более универсальной многоцветной визуализации.
Результат научной работы опубликован в Journal of Biological Chemistry. «Если мы смотрим на клетку в микроскоп на просвет, то она кажется почти прозрачной, но если бы она была в темноте и при этом светилась сама, то увидеть ее было бы проще. Это и есть общая идея флуоресцентной микроскопии. Популярные GFP-подобные белки-красители отлично подходят для такой задачи, но все же в некоторых случаях их применение затруднено. У них довольно большой размер, а еще они не светятся без кислорода. В рамках нашего исследования мы создали флуоресцентные красители на основе другого белка, который имеет свои преимущества и недостатки», — рассказал о своей работе Андрей Николаев, ведущий автор, сотрудник лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
Ученые рассмотрели флавинсвязывающие флуоресцентные белки (FbFP). К группе флавинов относится, например, витамин B2 или другие соединения, содержащие флавин-группу. FbFP создаются на основе LOV-доменов — сенсоров синего света. Природные LOV-домены, поглощая энергию синего фотона, тратят ее на передачу механического сигнала соседним доменам. Если сломать этот механизм мутациями в белке, домену ничего не остается, кроме как отдать излишек энергии, излучив фотон. Именно так устроена зеленая флуоресценция FbFP. Эти белки вдвое меньше GFP и по массе, и по длине гена, а также не зависят от кислорода.
Ученые внесли много мутаций для того, чтобы монохром FbFP стал семейством белков разных цветов, что оказалось гораздо сложнее, чем в случае с GFP. Оказалось, что эти белки плохо поддаются настройке спектров поглощения и флуоресценции, и это первая успешная попытка создания палитры из 22 точно настроенных флуоресцентных меток с максимумами эмиссии, равномерно охватывающими диапазон длин волн от 486 до 512 нанометров.
«Использование природных белков для решения исследовательских и прикладных задач — очень многообещающая область науки. При этом часто необходима доработка, и при помощи инженерии из белков получаются полезные молекулярные инструменты. В данной работе нам удалось создать палитру светящихся белков для микроскопии сразу нескольких микроорганизмов, а в будущем мы планируем применить эти же подходы для разработки эффективных ферментов для биотехнологии», — подчеркнул Иван Гущин, заведующий лабораторией структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ.
В качестве доказательства концепции ученые рассмотрели под микроскопом клетки, в которых жидкая составляющая — цитоплазма — и сеть митохондрий окрашены двумя белками из палитры. Для невооруженного глаза свечения этих белков выглядели бы как два оттенка зеленого, однако современные микроскопы более чувствительны к цветам, чем люди. Ученые приводят снимки как в реальных цветах, так и в цветах, усиленных микроскопом. Эти результаты подчеркивают возможность изменения спектра флавопротеинов и прокладывают путь для практического применения FbFP как флуоресцентной метки. Исследование выполнено при поддержке Российского научного и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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