Wykrywanie siarczku wodoru w żywych komórkach

Siarczek wodoru (H2S) związkiem chemicznym uważanym za istotny sygnał biologiczny. Badania wskazują, że jest on wytwarzany przez organizm w odpowiedzi na stres oksydacyjny oraz w celu regulacji pracy mózgu. Istnieje obecnie kilka technik, które umożliwiają oznaczenie H2S w komórkach żywych organizmów. Stosowane w nich dotychczas sondy niestety mają wady, do których należy zbyt niska czułość, by móc wykryć małą ilość siarczku wodoru, produkowaną przez żywe komórki. Niektóre z tych sond są także zbyt wolne i pozwalają na uzyskanie sygnału dopiero po godzinie, co uniemożliwia wychwycenie szybkich zmian stężenia siarczku wodoru w komórkach. Natomiast sondy, które są zarówno czułe jak i szybkie, zwykle są niewystarczająco selektywne, przez co wchodzą w reakcje również
z tiolami, takimi jak homocysteina, glutation i cysteina. Według najnowszych doniesień grupie naukowców udało się jednak opracować sondę, która jest zarówno selektywna, czuła jak i odpowiednio szybka.

Wykrywanie siarczku wodoru

Rys. 1 Komórki roślinne

Do zaprojektowania wymienionej sondy, zespół Kyo Han Ahn z Uniwersytetu Nauki i Technologii  w Pohang w Korei Południowej, zastosował acedan- dobrze znany biokompatybilny, fluorescencyjny barwnik, który został zastosowany w przypadku innych sond, wykrywających H2S. Naukowcy zmodyfikowali strukturę barwnika tak, aby wykazywał właściwości fluorescencyjne tylko po reakcji addycji Michaela siarczku wodoru z miejscem reaktywnym cząsteczki acedanu. Pierwsza wersja sondy była szybka i czuła, jednak reagowała także z cysteiną i glutationem. By zwiększyć selektywność, naukowcy ulepszyli strukturę czujnika, dodając do pierścienia fenylowego acedanu dwie grupy metoksylowe. Uważali, że zawada steryczna w tej postaci może przeszkodzić większym cząsteczkom, takim jak cysteina czy glutation, w reagowaniu z sondą, jednocześnie umożliwiając dostęp do miejsca reaktywnego mniejszym cząsteczkom, takim jak siarczek wodoru.

Po tej modyfikacji sonda wyemitowała silny fluorescencyjny sygnał w przeciągu 5 min w buforze, zawierającym siarczek wodoru o stężeniu odpowiadającym stężeniu biologicznemu, podczas gdy nie dała żadnego sygnału od cysteiny, glutationu i homocysteiny. Umożliwiła ona wykrycie siarczku wodoru już w ilości 50 nM- niższej niż wynosi jego ilość w żywych komórkach.

W planach naukowców jest zbadanie jaki wpływ na sygnał sondy mają uszkodzenia narządów wewnętrznych u zwierząt.

1. S. Singha, D. Kim, H. Moon, T. Wang, K. H. Kim, Y. H. Shin, J. Jung, E. Seo, S-J. Lee, K. Han Ahn (2014) Toward a Selective, Sensitive, Fast-Responsive, and Biocompatible Two-Photon Probe for Hydrogen Sulfide in Live Cells, Analytical Chemistry

2. http://cen.acs.org/articles/93/web/2015/01/Sniffing-Hydrogen-Sulfide-Cells.html
Opracowała: Emilia Strzałka

Korekta: Karol Madejczyk

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

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


*