Индийские исследователи впервые создали одну из самых детализированных карт ядра раковой клетки. Рассматриваем, как функционирует усовершенствованная техника визуализации биомолекул DNA-PAINT.
Исследователи из Института науки в Индии (IISc) впервые использовали усовершенствованную микроскопическую методику для одновременной визуализации большого количества биомолекул внутри ядра раковой клетки. Это дало возможность получить одну из самых детализированных карт структуры клеточного ядра, где с высокой точностью изображены критически важные элементы транскрипционного аппарата и белки, обеспечивающие структурную поддержку.
Человеческий организм состоит из триллионов клеток, каждая из которых представляет собой сложную, строго организованную систему белков, нуклеиновых кислот и других жизненно необходимых молекул. Понимание их взаимного расположения и взаимодействия является ключом к разгадке механизмов здоровья и процессов развития болезней. Однако традиционные методы визуализации долгое время позволяли ученым одновременно наблюдать лишь две или три биомолекулы в одной клетке, что значительно ограничивало возможности исследований.
В своей работе команда IISc применила метод DNA-PAINT (DNA-Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography). Эта технология основывается на использовании небольших флуоресцентных фрагментов ДНК, которые кратковременно связываются с определенными мишенями внутри клетки и при освещении лазерным лучом испускают свет, напоминая крошечные мигающие сигналы. Такой подход обеспечивает разрешение, значительно превышающее возможности обычных оптических микроскопов. Он позволяет различать детали размером всего 3-5 нанометров.
В ходе исследования ученые внедрили ряд значительных улучшений в метод DNA-PAINT. Им удалось разработать новые типы меток, которые способны одновременно связываться с 12 различными мишенями. Пять из этих меток прикрепляются к целевым молекулам быстрее и на более длительное время, что обеспечивает получение более четких и контрастных изображений. Кроме того, надежное связывание меток позволяет снизить мощность лазерного излучения, необходимого для визуализации, тем самым уменьшая повреждение как самих меток, так и исследуемых клеток.
Значительным достижением стало и значительное ускорение процесса визуализации. Если на начальном этапе развития DNA-PAINT создание изображения даже одной биомолекулы занимало несколько часов, то модифицированная методика позволила команде получить изображения девяти различных мишеней менее чем за четыре часа.
Таким образом, новая технология открыла учёным беспрецедентные возможности для изучения функционирования клетки. Теперь они могут в реальном времени наблюдать, как клетка перестраивает свои белки и другие биомолекулы при блокировке транскрипции — одного из ключевых процессов жизнедеятельности. Понимание того, как изменяется распределение белков в больных клетках, создает возможности для ранней диагностики заболеваний, задолго до появления первых симптомов.
Фото: hi-tech.mail.ru