Изображения белковых спринтов
То, на что уходит много времени, наконец работает. Даже в науке: вооружившись микроскопом и цифровой камерой, американские ученые впервые смогли наблюдать и записывать процесс, который ускользал от исследователей более 15 лет. Используя замедленные изображения, они задокументировали, как микроскопически маленькие строительные блоки цитоскелета - нейрофиламенты - просвистывают через аксон, что совершенно не соответствует прежним предположениям о «медленном аксональном транспорте». В течение последних двух десятилетий ученые пытались наблюдать, как белки, необходимые для жизни и роста нейронов, перемещаются по сети нервных волокон. С помощью нового метода клеточному биологу Энтони Брауну и его коллегам из Университета Огайо впервые удалось зарегистрировать движение микроскопических белковых нитей, так называемых нейрофиламентов, в нервных клетках (Nature Cell Biology, март 2000 г.).
Команда Брауна соединила ДНК, кодирующую белок нейрофиламента, с фрагментом ДНК, который несет информацию о белке, благодаря которому некоторые медузы светятся зеленым цветом. Однако, поскольку большинство нервных волокон содержат такие филаменты по всей своей длине, генетически модифицированные клетки светились полностью зеленым цветом. Ученые обошли эту проблему, отобрав для своих исследований нейроны, которые имеют значительно меньше промежуточных филаментов и, следовательно, имеют обнаруживаемые пробелы во флуоресценции. Используя цифровую камеру, они смогли зафиксировать движение нейрофиламентов именно тогда, когда белковые нити пробегали через промежутки (Quicktime Movie, 672 kB). «Перерывы во флуоресценции подобны маленьким окнам в цитоплазму аксонов», - говорит Браун. «Они позволяют нам увидеть, что происходит, чего мы не смогли бы увидеть иначе».
Наблюдения исследователей позволили по-новому взглянуть на механизмы медленного аксонального транспорта, посредством которого многие важные белки перемещаются из клеточного тела нейрона в его длинное расширение - аксон. До сих пор предполагалось, что это медленный и устойчивый процесс. Однако результаты исследования теперь предполагают, что вещества мигрируют нерегулярными быстрыми скачками со скоростью до 2000 миллиметров в секунду. Длинные паузы между быстрыми движениями могут быть одной из причин того, что процесс так долго оставался закрытым для ученых.
Теперь, когда движение было успешно зарегистрировано, команда хочет поближе взглянуть на то, как работает транспорт. «Только когда мы понимаем лежащие в основе механизмы, мы можем понять, что может нарушить процесс», - объясняет Браун. Исследование направлено на то, чтобы дать представление о причинах неврологических расстройств, таких как болезнь Лу Герига, при которой блокируется транспорт нейрофиламентов, что приводит к нарушению ряда биологических процессов.
Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft является оператором этого портала. Его электронные и печатные журналы, в том числе «Spektrum der Wissenschaft», «Gehirn&Geist» и «Spektrum - Die Woche», сообщают о текущих результатах исследований.