Технология молекулярной визуализации с нанометровым разрешением измеряет силы в живых клетках

от

Исследователи из Университета Британской Колумбии в Оканагане совершили два крупных открытия, которые произведут революцию в способах наблюдения и измерения молекулярных сил внутри живых клеток.

Недавно опубликованные в журналах Advanced Science и Angewandte Chemie, эти открытия значительно продвигают область молекулярной механобиологии. Они обеспечивают беспрецедентную точность и стабильность при визуализации сил.

«Наша технология qtPAINT — это первый метод визуализации, который может измерять молекулярные силы с нанометровым пространственным разрешением и временным разрешением в минутах», — объясняет доктор Айзек Ли, доцент кафедры химии факультета наук Ирвинга К. Барбера.

Технология qtPAINT работает путём объединения молекулярных датчиков напряжения на основе ДНК с передовой микроскопией, что даёт исследователям более чёткое представление о том, как крошечные механические силы ведут себя внутри живых клеток в реальном времени.

«Крошечные молекулярные силы управляют многими важными функциями в организме, такими как борьба с инфекциями, заживление ран и развитие рака», — объясняет доктор Сонгхо Ким, ведущий автор исследования qtPAINT. «До появления qtPAINT исследователи могли видеть, где происходят эти силы, но мы не могли измерить, насколько они сильны и как они изменяются со временем».

После успеха qtPAINT команда доктора Ли решила давнюю проблему, которая ограничивала использование ДНК-зондов напряжения: их быстрая деградация под действием природных ферментов, называемых ДНазами.

Доктор Ли объясняет, что зонды напряжения помогают учёным наблюдать и измерять эти крошечные механические силы, происходящие внутри клеток в реальном времени, показывая, как они взаимодействуют и ведут себя.

Вторая статья команды представляет простое, но эффективное решение под названием «приманка ДНК», где в эксперименты добавляются дополнительные нити безвредной ДНК, которые действуют как жертвенные мишени для ДНаз. Этот подход значительно продлевает срок службы функциональных зондов напряжения с нескольких часов до более чем 24 часов или даже нескольких дней.

Этот подход значительно улучшает стабильность и точность измерений клеточных сил, говорит Хунъюань Чжан, ведущий автор исследования «приманка ДНК». «Вместо использования сложных и дорогостоящих химических модификаций наш подход больше похож на то, чтобы отвлекать хищников этими приманками», — говорит Чжан. «Это защищает наши ДНК-зонды и значительно улучшает качество и продолжительность наших измерений».

Вместе эти два прорыва ставят исследователей UBCO в авангарде молекулярной визуализации сил и предоставляют учёным мощные и доступные инструменты для изучения механики жизни.

«Более длительная количественная визуализация сил даёт исследователям возможность глубже погружаться в сложные биологические системы, потенциально способствуя новым прорывам в исследованиях рака, иммунологии и регенеративной медицине», — добавляет доктор Ли.

Его лаборатория специализируется на биофизике одиночных молекул и механобиологии, разрабатывая передовые методы визуализации и управления молекулярными силами внутри живых клеток.

Лаборатория использует междисциплинарный подход, сочетая клеточную биологию, биохимию, биофизику, нанотехнологии и биоинженерию, для создания уникальной платформы для преобразующих научных открытий.

«Наша цель всегда заключалась в разработке эффективных и доступных инструментов», — говорит доктор Ли. «Эти исследования отражают наши постоянные усилия по разработке технологий, которые поддерживают значимые открытия во многих областях науки».

Предоставлено Университетом Британской Колумбии.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте