Выявлена новая, неизвестная функция углекислого газа в клетках

Новая технология позволяет визуализировать углекислый газ в живых клетках. Это открытие способствует пониманию роли углекислоты в метаболических процессах и различных заболеваниях.Уровень углекислого газа в атмосфере Земли не превышает 0,03%. Ранее этот газ считался ненужным (кроме растений) продуктом жизнедеятельности аэробных организмов.Источник: Unsplash

Исследователи из университетского колледжа Дублина создали химический сенсор CarboSenR2, который впервые дает возможность непосредственно наблюдать и измерять концентрацию углекислого газа (CO₂) внутри живых клеток. Это отражено в статье, опубликованной в журнале Redox Biology.

Ранее CO₂ рассматривали в основном как конечный продукт метаболизма, который выводится из организма с дыханием и участвует в фотосинтезе растений и глобальных углеродных циклах. Однако динамика этого газа внутри клеток оставалась скрытой из-за недостатка подходящих методов наблюдения.

Новый сенсор представляет собой молекулу, которая меняет цвет при взаимодействии с CO₂, переходя от зеленого к красному при увеличении концентрации газа. Используя методы проточной цитометрии и микроскопии, ученые смогли визуализировать, в каких именно участках клеток образуется углекислый газ.

Новый биосенсор помог выяснить, где именно в организме формируется углекислый газ.Источник: https://phys.org/

Что показал новый инструмент

Сенсор CarboSenR2 показал, что максимальное образование CO₂ наблюдается вблизи митохондрий — «энергетических станций» клетки. Это имеет значение, так как именно в митохондриях происходят основные реакции энергетического обмена.

Ученые также подвергли мышечные клетки воздействию электрических импульсов, имитируя физическую нагрузку. При «нагрузке» клетки сенсор светится ярче, что указывает на увеличение выработки CO₂. Блокировка работы митохондрий приводила к уменьшению свечения, что подтверждало связь между энергетическим обменом и образованием углекислого газа в клетках.

Кроме того, исследователи смогли различать типы иммунных клеток по уровню продукции CO₂ — что может быть полезным для понимания их функций в различных состояниях здоровья и болезни.

Эритроциты отвечают за транспортировку как кислорода из легких, так и углекислого газа обратно в легкие. При этом углекислый газ также попадает туда самотеком, растворяясь в плазме крови.Источник: Unsplash

Почему это важно

До настоящего времени CO₂ в клетках чаще всего воспринимался как пассивный «отход» метаболизма. Однако углекислый газ может играть активную роль в различных физиологических процессах, включая воспаление, заживление ран и адаптацию к физическим нагрузкам. Новый сенсор меняет наше представление о биологической функции CO₂ и может стать важным инструментом как для фундаментальных исследований, так и для медицины.

Это особенно актуально, поскольку повышенный уровень CO₂ наблюдается при таких заболеваниях, как ХОБЛ (хроническая обструк

Фото: hi-tech.mail.ru