Ученые разработали метод наблюдения за поведением и взаимодействием белковых молекул внутри живых клеток, что может быть использовано для изучения течения болезней на молекулярном уровне, сообщается в статье исследователей.
"Это первый эксперимент, позволяющий нам наблюдать динамику упаковки белков в живой клетке. Теперь мы можем наблюдать за тем, как быстро протекают те или иные биологические процессы", - сказал профессор Мартин Грюбель (Martin Gruebele) из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн, США, ведущий автор исследования, слова которого приводит пресс-служба учебного заведения.
Согласно первым данным, полученным с помощью нового метода, окружение белковых молекул внутри клетки радикальным образом сказывается на их стабильности и скорости их "упаковки" в различные белковые структуры, так называемой "белковой динамике".
Метод, разработанный командой Грюбеля, представляет собой комбинацию флуоресцентной микроскопии и температурного анализа, в котором клетка подвергается резким перепадам температуры в течение нескольких миллисекунд. Флуоресцентная микроскопия позволяет наблюдать за превращениями крупных биологических молекул, к которым прикреплены специальные фрагменты белков, испускающие свет, флуоресцирующие, при облучении ультрафиолетом. Термическое же воздействие, которое достигается с помощью точных лазерных импульсов и изменяющее температуру среды в диапазоне от 35,6 до 37,8 градуса Цельсия, заставляет белки очень резко изменять свою структуру и быстро вступать в реакции.
До сих пор оба метода могли использоваться учеными для изучения реакций белков в клетках по отдельности или совместно, но только на примере белков, помещенных в условия искусственно созданной среды. Результаты таких экспериментов, как правило, переносились на живые клетки методом экстраполяции, однако, по словам Грюбеля, его новые данные показывают, что это далеко не всегда оправдано. "Если вы проводите подобные эксперименты с белками в искусственной среде внутри пробирки, вы получаете только один сорт информации. Если же вы проводите эксперимент в живой клетке то, как мы выяснили, в зависимости от того, в какой ее части протекает реакция, вы можете получить целый набор правильных ответов на один и тот же вопрос", - прокомментировал ученый свою работу.
Происходит это потому, что внутри клетки находится масса других молекул, молекулярных комплексов и органелл - внутриклеточных мембран, митохондрий и так далее. Эти внутриклеточные компоненты значительно влияют на динамику белков, так, что в одной области клетки их реакции могут протекать очень быстро, тогда как в другой - очень медленно. В целом, Грюбель отметил, что по сравнению с экспериментами в пробирке, белки в живых клетках оказываются намного более стабильными, а скорость их "переупаковки" в новые структуры заметно медленнее.
"Используя этот новый метод, мы теперь обладаем возможностью наблюдать за тем, как быстро протекают биологические процессы во времени, включая процессы, сопровождающие течение болезней, особенно неврологических расстройств, получая информацию о пути распространения болезни в организме", - добавил ученый.
Согласно первым данным, полученным с помощью нового метода, окружение белковых молекул внутри клетки радикальным образом сказывается на их стабильности и скорости их "упаковки" в различные белковые структуры, так называемой "белковой динамике".
Метод, разработанный командой Грюбеля, представляет собой комбинацию флуоресцентной микроскопии и температурного анализа, в котором клетка подвергается резким перепадам температуры в течение нескольких миллисекунд. Флуоресцентная микроскопия позволяет наблюдать за превращениями крупных биологических молекул, к которым прикреплены специальные фрагменты белков, испускающие свет, флуоресцирующие, при облучении ультрафиолетом. Термическое же воздействие, которое достигается с помощью точных лазерных импульсов и изменяющее температуру среды в диапазоне от 35,6 до 37,8 градуса Цельсия, заставляет белки очень резко изменять свою структуру и быстро вступать в реакции.
До сих пор оба метода могли использоваться учеными для изучения реакций белков в клетках по отдельности или совместно, но только на примере белков, помещенных в условия искусственно созданной среды. Результаты таких экспериментов, как правило, переносились на живые клетки методом экстраполяции, однако, по словам Грюбеля, его новые данные показывают, что это далеко не всегда оправдано. "Если вы проводите подобные эксперименты с белками в искусственной среде внутри пробирки, вы получаете только один сорт информации. Если же вы проводите эксперимент в живой клетке то, как мы выяснили, в зависимости от того, в какой ее части протекает реакция, вы можете получить целый набор правильных ответов на один и тот же вопрос", - прокомментировал ученый свою работу.
Происходит это потому, что внутри клетки находится масса других молекул, молекулярных комплексов и органелл - внутриклеточных мембран, митохондрий и так далее. Эти внутриклеточные компоненты значительно влияют на динамику белков, так, что в одной области клетки их реакции могут протекать очень быстро, тогда как в другой - очень медленно. В целом, Грюбель отметил, что по сравнению с экспериментами в пробирке, белки в живых клетках оказываются намного более стабильными, а скорость их "переупаковки" в новые структуры заметно медленнее.
"Используя этот новый метод, мы теперь обладаем возможностью наблюдать за тем, как быстро протекают биологические процессы во времени, включая процессы, сопровождающие течение болезней, особенно неврологических расстройств, получая информацию о пути распространения болезни в организме", - добавил ученый.