Визуализация клеточных коммуникаций с помощью яркой палитры цветов

Исследовательская группа под руководством Университета Альберты значительно расширила палитру флуоресцентных маркеров, которые можно использовать для отслеживания движения сигнальных молекул внутри отдельных клеток.

До сих пор визуализация ионов кальция — ключевых посредников внутриклеточной коммуникации — требовала использования зеленого флуоресцентного индикатора. Соответственно, изображения и видео ионов кальция были монохромными, в оттенках зеленого. Добавление новых красных и синих флуоресцентных индикаторов теперь дает исследователям яркое полноцветное представление о движении ионов кальция в их роли внутриклеточного сигнального посредника.

Визуализация ионов кальция обычно используется исследователями для мониторинга клеточной активности, такой как возбуждение нейронов. Однако, поскольку сами ионы кальция бесцветны, необходимо ввести в клетку окрашенный индикаторный белок. Когда эти окрашенные индикаторные белки связываются с ионами кальция, они могут либо увеличить флуоресцентную яркость, либо изменить цвет своей флуоресценции. Эти изменения яркости или цвета исследователи могут легко визуализировать с помощью соответствующего микроскопического оборудования.

Возможность более детально изучать динамику ионов кальция внутри отдельной клетки может помочь фармацевтическим исследователям определить, достигает ли лекарство, разработанное для воздействия на конкретную клетку, своей цели. Это также может помочь исследователям лучше визуализировать нейронную активность в модельных организмах, таких как трансгенные черви или мыши.

Исследовательская группа Университета Альберты под руководством кандидата наук по химии Юнсиня Чжао создала новые генетически закодированные индикаторные белки с использованием бактериальных клеток.

Использование бактериальных клеток для создания новых индикаторов было ключевым для достижения этого прорыва. Гены индикаторов были запрограммированы для отправки за пределы цитоплазматической мембраны бактерий. Оказавшись снаружи, концентрацию ионов кальция можно было экспериментально изменять, чтобы найти варианты индикаторов с желаемым цветом и наибольшими изменениями яркости. Используя этот подход, исследователи провели направленную лабораторную эволюцию, чтобы в итоге получить оптимизированные индикаторные белки.