Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Взгляд вглубь

Биолюминесценция – свойство некоторых живых организмов светиться. Это результат каталитического действия фермента люциферазы жуков-светляков на D-люциферин. При этом вырабатывается желто-зеленое свечение.

Использовать биолюминесценцию в клинической практике пытались не один раз. Группа японских учёных решила использовать эту способность для визуализации тканей и клеток тела. Они изолировали светящиеся молекулы и усилили их, сделав свечение в сотни раз ярче. Биомодифицированный источник свечения был испытан в экспериментах на мышах и обезьянах.

Было много попыток сделать процесс взаимодействия люциферазы и D-люциферина более эффективным. Например, заменив люциферин синтетическим аналогом, некоторые ученые пробовали ускорить каталитическую реакцию. Ацуши Мияваки (Atsushi Miyawaki) с коллегами пошли еще дальше и, объединив оба компонента, создали биоинженерную систему биолюминесценции для использования in vivo.

bioluminescence1.jpg

Биолюминесценция в организме мышей, полученная внутривенным введением клеток HeLa, вырабатывающих белок Fluc (слева), и системы с белком Akaluc (справа). Было оценено распространение субстрата в брюшной полости. Источник: RIKEN.

Из предыдущих исследований было известно, что синтетический люциферин AkaLumine-Нсl способен проникать через гематоэнцефалический барьер и давать красное свечение. Проблема заключалась в том, что AkaLumine-Нсl не совместим с естественной люциферазой.

Исследователи последовательно изменяли фермент люциферазу с помощью мутаций, добившись в итоге получения полностью совместимого с AkaLumine-Нсl варианта, который был назван Akaluc.

При попадании в мозг мышей комбинация Akaluc и AkaLumine-Нсl (система AkaBLI) при взаимодействии привела к биолюминесценции, которая была в 1000 раз сильнее, чем получаемая в результате реакции натуральных люциферазы и люциферина.

bioluminescence2.jpg

Биолюминесценция в головном мозге мышей, полученная через месяц после введения клеток, вырабатывающих белок Fluc (слева), и системы с белком Akaluc (справа). Источник: RIKEN.

Биолюминесценции можно добиться довольно легко, например, при пероральном введении системы AkaBLI с питьевой водой. Но инъекционное введение давало боле интенсивное свечение.

В эксперименте с обезьянами исследователи больше года наблюдали за активностью мозга с помощью системы AkaBLI во время дрессировки и формирования навыков.

AkaBLI-генерируемая биолюминесценция позволяет наблюдать активность головного мозга и динамику изменений в течение определенного времени. Учитывая труднодоступность структур головного мозга для диагностических исследований, неинвазивная и безопасная визуализация имеет большой потенциал применения в клинической практике.

Статья S. Iwano et al. Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals опубликована в журнале Science.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EurekAlert: In living color: seeing cells from outside the body with synthetic bioluminescence


Читать статьи по темам:

визуализация биомолекулы синтетическая биология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

CRISPR-Cas9 – герой нового фильма

Ученые из Японии первыми показали комплекс CRISPR-Cas9 в работе в режиме реального времени.

читать

Ричард Хендерсон: Нобелевская премия по химии

Лауреат Нобелевской премии по химии 2017 года рассказал об электронной криомикроскопии.

читать

Нобелевская премия по химии

Ее получат Ж.Дюбоше, Й.Франк и Р.Хендерсон – «за развитие криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе».

читать

С точностью до атома и наносекунды

Японские и американские ученые построили компьютерную симуляцию внутриклеточной среды на атомарном уровне с наносекундным разрешением.

читать

Как выглядят роторы и статоры микробов?

На высококачественные снимках биологических «моторов» видно, что они напоминают современные двигательные установки и состоят из множества движущихся молекулярных деталей.

читать