Technika Ramana ujawnia syntezę białek w żywych tkankach

Nowy sposób obrazowania wykorzystujący technikę opartą na spektroskopii Ramana pozwolił naukowcom zlokalizować miejsca syntez komórek i degradacji białek w żywej tkance[1]. Technika może być użyta do badania zmian metabolicznych białek w zaburzeniach poznawczych lub tworzeniu pamięci długotrwałej.

Technika Ramana ujawnia syntezę białek w żywych tkankach

Rys. 1 Rozmieszczenie białek w obrębie komórki

Aby lepiej zrozumieć, jak nasz mózg uczy się i zapamiętuje, neurolodzy chcą wskazać, które neurony i synapsy są aktywne podczas kodowania nowych informacji. Wizualizacja położenia i szybkości syntezy białek jest sposobem identyfikacji aktywnych fragmentów mózgu. Powszechne techniki do zobrazowania obejmują oznakowanie aminokwasów technikami: radioaktywnymi, fluorescencyjnymi lub izotopowymi. Następnie używa się mikroskopii lub spektrometrii mas, w celu uwidocznienia oznakowanych aminokwasów, których komórki włączyły się do nowych białek. Te metody obrazowania nie pozwalają na śledzenie syntezy białek w czasie rzeczywistym, twierdzi Wei Min (University of Columbia).

W 2013 roku, Min i jego współpracownicy opracowali metodę wizualizacji syntezę białka w żywych komórkach[2]. Teraz użyli jej do śledzenia syntezy białek w żywej tkance. Badacze inkubowali komórki z aminokwasów zawierających deuter zamiast wodoru. Następnie naukowcy wykrywali znakowane aminokwasy za pomocą stymulowanej mikroskopii rozproszenia Ramana, która bardziej uwidacznia wibracje wiązania węgiel – deuter jako unikalny sygnał spośród wszystkich cząsteczek w komórce.

Metoda była testowana na tkance żywej. Badacze wyhodowali plaster z hipokampu mózgu myszy z deuterowanych aminokwasów. Zespół poprawił czułość poprzez zwiększenie ilości deuterowanych aminokwasów wchłanianych przez komórki. Pozwoliło to również przyspieszyć szybkość z jaką przechwycone są obrazy. Badacze zaobserwowali obszary syntezy białka w poszczególnych neuronach kory mózgowej, m.in. w zakręcie zębatym będącym obszarem tworzenia się pamięci.

W innych eksperymentach naukowcy zidentyfikowali unikalny wiązanie węgiel – wodór w grupach metylowych na białkach zanim naukowcy wprowadzili swoje deuterowane aminokwasy. Aby zachować całkowitą ilość białka na stałym poziomie, komórki degradowały istniejące białka. Niektóre choroby, które wpływają na funkcje poznawcze, takie jak choroba Huntingtona obejmują zmienione szlaki degradacji białek.

Zespół wykorzystał obrazowanie Ramana do śledzenia sygnału metylu w plastrach mózgu i wizualizację obszarów, w których białka są rozkładane. W przeciwieństwie do zlokalizowanych obszarów syntezy,  obszary degradacji były względnie spójne w całym plastrze mózgu.

Min i koledzy obrazowali również syntezę białek w całych organizmów, takich jak danio pręgowate. Deuterowane aminokwasy zostały wprowadzone do embrionalnego danio. Synteza była widoczna w ogonach zarodków ryb.

1. ACS Chem. Biol. 2015: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cb500787b?source=cen

2. Proc. Natl. Acad. Sci. 2013: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1303768110

3. http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/01/Raman-Technique-Reveals-Protein-Synthesis.html

Opracował: Łukasz Kurach

Korekta: Ilona Sadok

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*