Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




09.02.2013

Как измерить рН среды внутри живых клеток

Кислотность (рН) среды и её изменения играют важную роль во многих физиологических процессах, включая фолдинг (упаковку) протеинов; она также может служить надёжным индикатором развития онкологических заболеваний. Американские учёные создали неординарный рН-сенсор, способный отслеживать изменения рН среды внутри живых клеток в течение долгого времени и с недостижимым ранее разрешением. Всё это стало возможным благодаря комбинации флюоресцентных нанокристаллов и мобильных молекулярных кронштейнов–«рук», которые умеют складываться и развёртываться в зависимости от рН среды.

Схема работы нового нано-рН-сенсора (иллюстрация Wiley-VCH)
Схема работы нового нано-рН-сенсора (иллюстрация Wiley-VCH)

Биохимики из Массачусетского технологического института (США) обнаружили, что эндосомы — клеточные органеллы, отвечающие за транспортировку внутри клеток, — демонстрируют значительное снижение своего рН в процессе созревания. Это наблюдение стало возможным благодаря использованию нового наноскопического сенсора в паре с флюоресцентным микроскопом.

Секрет успеха заключается в применении, мягко говоря, нетрадиционного дизайна сенсора: мобильная молекулярная «рука» (кронштейн) соединяет флюоресцентный нанокристалл с флюоресцентным же красным красителем. Нанокристаллы представляют собой частицы полупроводящих материалов, которые с лёгкостью передают абсорбированную ими световую энергию светящимся красителям через флюоресцентный резонансный энергетический перенос (FRET), который заставляет краситель светиться, пока оба партнёра по FRET находятся достаточно близко друг к другу. Ну а расстояние между нанокристаллом и красителем контролируется посредством складывания и развёртывания молекулярной руки в составе нано-рН-сенсора; само же движение контролируется (или зависит) от рН среды.

«Рука» состоит из одного фрагмента двуспиральной и одного — односпиральной ДНК (онДНК). При повышении концентрации протонов образование трёхнитевой биомолекулы усиливается, и онДНК старается подстроиться под структуру двуспирального фрагмента, заставляя «руку» складываться. В силу природы использованных материалов это свёртывание происходит в пределах физиологически важного интервала рН (в районе 7) и является очень чувствительным даже к самым минимальным изменениям.

При более высоких значениях рН «рука» находится в развёрнутом состоянии, и FRET-партнёры слишком далеки друг от друга, чтобы энергетический перенос был возможен. При этом нанокристалл светится зелёным светом, в то время как краситель не флюоресцирует. При понижении рН молекулярная рука складывается так, что FRET-транспорт становится реальностью; происходит наблюдаемое падение интенсивности зелёного излучения нанокристалла, а также появление и постепенное усиление красной флюоресценции красителя. Конечное значение рН определяется путём измерения отношения интенсивностей красного и зелёного свечения.

Значение исследования, результаты которого опубликованы в журнале Angewandte Chemie, выходит далеко за рамки частного случая с «сенсором на протоны». Модульный дизайн нового «прибора», в котором настоящий «рН-тестер» (молекулярная «рука» из фрагментов ДНК) и оптико-сигнальное устройство (FRET-партнёры) представляют собой отдельные независимые компоненты, даёт возможность создания аналогичных систем простой заменой рН-тестера на молекулярную «руку», реагирующую на другой тип аналита.

Подготовлено по материалам Angewandte Chemie.

Роман Иванов


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА



ИНТЕРЕСНО:

Новый метод анализа белков работает в 50 раз быстрее

Создана первая «химическая память» объемом в 1 бит

193 года назад впервые получено органическое соединение из неорганических

Ученые разработали программу, которая высчитывает свойства молекул сложных химических соединений

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'