_ Etichetare chimică Metoda oferă o nouă abordare pentru înregistrarea activităților celulare

În celulele vii, un număr mare de evenimente tranzitorii au loc simultan, fiecare dintre ele important pentru o anumită celulă în îndeplinirea funcției sale. Înregistrarea fidelă a acestor activități tranzitorii este o condiție prealabilă pentru înțelegerea moleculară a vieții, dar obținerea unor astfel de înregistrări este extrem de dificilă.

Oamenii de știință de la Institutul Max Planck pentru Cercetare Medicală din Heidelberg și partenerii lor de colaborare au creat un tehnologie nouă care permite ca evenimentele celulare să fie înregistrate prin etichetare chimică cu coloranți fluorescenți pentru analize ulterioare, deschizând modalități complet noi de a studia fiziologia celulară. Noua metodă a fost publicată acum în Science.

Înregistrarea evenimentelor celulare tranzitorii joacă un rol decisiv în examinarea și înțelegerea proceselor biologice, dar prezintă provocări tehnice semnificative. O metodă ideală de înregistrare ar observa simultan populații mari de celule, ar funcționa în eprubetă și la animalele vii și ar permite ca observațiile înregistrate să fie preluate și analizate mai târziu. Până acum, metodele care îndeplinesc aceste criterii au lipsit în mare măsură: un decalaj pe care noua tehnologie ar putea acum să o elimine.

„Tehnologia noastră se bazează pe o proteină recorder care devine ireversibil etichetată cu un colorant fluorescent atunci când se produce un eveniment. de interes are loc în vecinătatea sa”, explică Magnus-Carsten Huppertz, cercetător postdoctoral în Departamentul de Biologie Chimică din cadrul MPI pentru Cercetare Medicală. „Acest lucru le permite oamenilor de știință să studieze un număr foarte mare de celule în paralel ̶ in vivo sau in vitro.”

Echipa, condusă de Kai Johnsson și Julien Hiblot, a proiectat proteine ​​care devin etichetate atunci când o anumită activitate celulară și sunt prezente simultan un substrat fluorescent. Spălarea și spălarea substratului definesc perioada de înregistrare, în timp ce activitatea celulară determină gradul de etichetare. Mai mult, folosind substraturi distincte, pot fi înregistrate diferite faze dintr-o perioadă de activitate.

În studiile lor, au construit înregistratoare pentru trei procese diferite de interes central: activarea receptorilor, interacțiunile proteină-proteină și modificările calciului. concentrația ionilor (Ca2+). Acesta din urmă a fost folosit pentru a studia eterogenitatea modificărilor Ca2+ în rețelele celulare derivate din glioblastom, o tumoare agresivă a creierului.

În strânsă colaborare cu grupurile Lisa Fenk și Herwig Baier de la Institutul Max Planck pentru Inteligență Biologică în Martinsried, autorii au înregistrat cu succes modele de activitate neuronală la muște și pește-zebră.

„În final, am dezvoltat o platformă de înregistrare atât de versatilă pentru analiza paralelă a numeroase evenimente celulare tranzitorii simultane in vitro și în vivo”, conchide Jonas Wilhelm, cercetător postdoctoral la același departament.

Principala provocare cu care sa confruntat oamenii de știință în timpul activității lor a fost să perfecționeze noua platformă de înregistratoare pentru a-i asigura robustețea și performanța eficientă într-o gamă largă de sisteme de modele biologice. Pentru a explora utilizarea acestei noi tehnologii în diferite condiții, au stabilit o varietate de aranjamente experimentale compozite.

„Suntem încântați să oferim noi instrumente moleculare cu potențialul de a permite noi tipuri de experimente și de a accelera cercetarea în întreaga lume. diferite domenii, cum ar fi neurobiologia și oncologia”, spun Magnus-Carsten Huppertz și Jonas Wilhelm. „Am fost norocoși să putem colabora cu oameni de știință din diferite discipline pentru a face posibilă această nouă tehnologie”.

Pe lângă Institutul Max Planck pentru Inteligență Biologică, oamenii de știință de la Centrul German de Cercetare a Cancerului (DKFZ), Centrul Național pentru Boli Tumorale (NCT), Universitatea Heidelberg, Campusul de Cercetare Janelia, Virginia, S.U.A., și École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Elveția au contribuit la lucrare.

(Fluierul)