Ученые из США сконструировали белки, при помощи которых можно определить, когда активируются определенные гены или как клетки реагируют на лекарство. Эти белки формируют длинные цепочки, которые можно отобразить с помощью светового микроскопа. Новый метод может конкретизировать этапы, лежащие в основе формирования памяти, реакции на медикаментозное лечение и экспрессии генов. Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.
Органы содержат множество различных клеток, каждая из которых имеет свои отличительные функции. Одним из способов изучения этих функций является изображение белков, РНК и других молекул внутри клеток. Однако большинство существующих методов дают представление лишь об одном моменте времени и плохо работают с большими популяциями клеток. Например, в человеческом мозге 86 миллиардов клеток. Чтобы понять, как они работают, нужно наблюдать физиологические события на протяжении некоторого времени. Только так получится отследить причину изменений.
Исследовательская группа из США выдвинула идею записи изменений в клетках в виде серии белковых субъединиц, которые непрерывно добавляются в цепочку. Для создания таких цепочек ученые использовали сконструированные белковые субъединицы, обычно не встречающиеся в живых клетках, которые способны самособираться в длинные нити.
Специалисты разработали генетически закодированную систему, в которой одна из этих субъединиц непрерывно вырабатывается внутри клеток, а другая генерируется только тогда, когда происходит определенное событие. Например, получение лекарственного препарата. Таким образом получается сделать не только моментальный снимок, но и записать предшествующую историю. Точно так же кольца деревьев хранят информацию об изменениях по мере роста древесины. Ученые спроектировали модульную систему так, чтобы можно было обнаруживать различные типы клеточных событий.
Чтобы выяснить, может ли этот подход работать в мозге животных, исследователи запрограммировали клетки мозга мышей на генерацию белковых цепей, которые показывали бы, когда животные подвергались воздействию определенного препарата. Они смогли обнаружить это воздействие, сохранив ткань и проанализировав ее с помощью светового микроскопа.
В будущем специалисты надеются продлить период записи изменений. В этом исследовании они фиксировали события в течение нескольких дней, прежде чем визуализировать ткань. «Общий объем информации, которую можно хранить, ограничен, но в принципе мы могли бы замедлить или увеличить скорость роста цепочки, чтобы сохранять данные за более длительный период. Для этого мы могли бы замедлить синтез так, чтобы он достиг размера клетки в течение более длительного времени. Таким образом, мы могли бы записывать дольше, однако с меньшим временным разрешением», — говорит ведущий автор статьи Чанян Линху.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
