Липиды и их роль в клетке
Липиды — это молекулы жиров, которые играют важную роль в функционировании клеток, включая структуру мембран, хранение энергии и поглощение питательных веществ. Большинство липидов синтезируется в органелле, называемой эндоплазматическим ретикулумом, но определённые типы липидов перемещаются в разные части клетки в зависимости от их функции.
Сложности визуализации
Учёные давно хотели изучить движение липидов в клетке, но из-за того, что органеллы расположены очень близко друг к другу (часто на расстоянии всего нескольких десятков нанометров), это сложно сделать с помощью традиционной световой микроскопии, которая имеет разрешение до 250 нанометров.
Новая технология
Исследователи из Университета Калифорнии в Сан-Диего представили новую технологию, позволяющую увидеть клетки с беспрецедентной детализацией. Инструмент, называемый обнаружением совпадений при активации флуорогеном (FACES), был разработан в лаборатории доцента кафедры биохимии и молекулярной биофизики Итая Будина. Эта работа опубликована в журнале Nature Chemical Biology.
Как работает инструмент
Для визуализации движения липидов команда использовала флуорогенны — малые молекулы красителей, которые не флуоресцируют, пока не свяжутся со специальным белком, активирующим флуороген (FAP). Исследование показывает, как химически модифицированные липиды, к которым присоединены флуорогенны, светятся только в тех частях клетки, где обнаружен белок FAP. Контролируя локализацию FAP, исследователи могут выборочно освещать только липиды в выбранных участках.
Перспективы
Этот инструмент позволяет исследователям видеть, как липиды транспортируются в определённые органеллы клетки, в то время как другие липиды остаются тёмными. Он также может анализировать отдельные слои липидного бислоя, флуоресцируя одну сторону, в то время как другая остаётся невидимой.
Лаборатория Будина использует FACES, чтобы увидеть, как липиды перемещаются между органеллами и как они транспортируются через единый мембранный бислой между двумя разными слоями.
Идея для создания инструмента возникла у научного сотрудника Уильяма Мура. Несмотря на первоначальные сомнения Будина по поводу технических сложностей, связанных с использованием флуорогеннов для визуализации липидов, Мур настойчиво работал над тем, чтобы воплотить свою идею из чертежа в комнату с микроскопом.
«Флуорогенны обычно используются для локализации и отслеживания белков, которые генетически помечены FAP. Я был уверен, что мы сможем изменить эту логику и перепрофилировать FAP в качестве датчиков для локализации и отслеживания флуорогеннов, которые могут быть конъюгированы с другими молекулами, такими как липиды», — заявил Мур, который является первым автором статьи.
Этот новый инструмент дополнит передовые инструменты визуализации, разрабатываемые в лаборатории Обары. Вместе они надеются лучше понять взаимодействие органелл — как различные компоненты клетки взаимодействуют друг с другом, включая транспорт липидов.
Будин надеется сделать белок-датчик и молекулу флуорогенна легкодоступными для других лабораторий, даже тех, которые не изучают липиды.
«Мы фокусируемся на липидах, потому что наша лаборатория изучает именно их, — сказал Будин. — Но технология может быть применена ко многим различным типам биомолекул, которые могут быть помечены с помощью таких химических веществ. Мы хотим, чтобы её использовали биологические и биохимические лаборатории по всему миру».
Предоставлено Университетом Калифорнии в Сан-Диего.