• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
23.03.2023
ФизТех
204

В МФТИ создали альтернативную палитру флуоресцентных белков для визуализации клеток

4.6

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.

Изображение клеток под микроскопом. Слева исходные изображения, справа — обработанные. Использование флуоресцентных белков позволяет одновременно увидеть расположение митохондрий (зеленый) на фоне цитоплазмы клеток (синий) / ©Journal of Biological Chemistry / Автор: Godefridus Victorinus

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.

Сотрудники лаборатории структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ, авторы исследования: Андрей Николаев, студент пятого курса магистратуры МФТИ, Анна Юденко, научный сотрудник, и Иван Гущин, заведующий лабораторией /

«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. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:46
Юлия Трепалина

Оценивая привлекательность лиц противоположного пола, женщины, испытывающие материальный недостаток, склонны отдавать предпочтение мужчинам с более женоподобными чертами. Эксперимент, подтверждающий это, недавно провели шотландские психологи. Также они рассказали о причинах подобного выбора.

Вчера, 14:16
Росатом

Исследователи из научного института «Росатома» в Троицке начали отработку методики по нанесению остеотропного покрытия для титановых имплантатов, которые получили аддитивным способом. Керамическое покрытие изделий по минеральной структуре похоже на кость и способствует сокращению процесса восстановления функции поврежденных тканей: имплантаты приживаются быстрее и не вызывают иммунного ответа. По словам ученых, их изделия будут способствовать процессу восстановления в два-три раза быстрее, чем обычно.

Позавчера, 12:40
Андрей

Палеонтологи при помощи новой методики изучили антенны древних муравьев, замурованных в янтаре, и обнаружили у них органы чувств, способные улавливать феромоны. Это доказывает, что социальность этих насекомых существовала с возникновения семейства.

14 июня
Алиса Гаджиева

Авторы нового междисциплинарного исследования выяснили, как распределялись ресурсы в сообществе земледельцев и скотоводов одной из альпийских долин семь тысяч лет назад.

Позавчера, 13:37
Александр Березин

Пока премьер-министр Армении Никол Пашинян считает, что гражданам его страны надо отказаться от претензий на ранее населенные ими земли в современной Турции, Азербайджан на государственном уровне действует «исторически проактивно» — противоположным образом. Там есть и «Общество Западного Азербайджана», и даже канал «Западный Азербайджан ТВ». Находятся желающие назвать азербайджанцев преемниками кавказских албанов и даже заявить претензии на земли к западу от Азербайджана, где находится современная Армения. Разбираемся, насколько все это правда и есть ли этому научные обоснования?

11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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