Флуоресцентная микроскопия визуализирует молекулярные элементы клеток. Белки нервных клеток, например, могут быть помечены с помощью зондов, которые затем возбуждаются светом для флуоресценции. В конце концов, сигнал флуоресценции используется для создания микроскопических изображений реального положения, расположения и количества белков.
«Очень сложно эффективно и конкретно пометить рассматриваемый белок», - говорит профессор Маркус Зауэр с кафедры биотехнологии и биофизики Вюрцбургского университета Юлиуса-Максимилиана (JMU) в Баварии, Германия. Для этой цели часто используются антитела, поскольку они прочно и избирательно связываются с белками.«Однако этот подход дает относительно размытые изображения, поскольку сами антитела представляют собой большие белки».
Предыдущие методы вряд ли осуществимы
Недостатки антител становятся очевидными в нейробиологических исследованиях - например, при попытке понять функционирование мозга и нейронов на молекулярном уровне.
Было предпринято несколько попыток визуализировать постсинаптический каркасный белок гефирин с использованием улучшенных меток. «Однако до сих пор эти подходы приносили мало практической пользы, потому что либо требовали генетических манипуляций с клетками, либо основывались на антителах, которые ухудшают разрешение изображения из-за их размера», - объясняет Зауэр.
Реализована альтернативная стратегия
Чтобы добиться прогресса в этой области исследований, исследовательская группа Sauer JMU объединилась с Копенгагенским университетом (Дания) для реализации альтернативной стратегии, а именно для разработки пептидных зондов. Эти зонды должны быть намного меньше, чем антитела, но прикрепляться к белкам-мишеням с сопоставимой эффективностью. Результаты были опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
"Здесь, в Копенгагене, мы создали технологическую платформу, которая позволяет нам одновременно визуализировать и тестировать множество модифицированных пептидов размером с микрочип. Это упростило нам разработку конкретного пептида для гефирина" говорит профессор Ханс Марич из Центра биофармацевтики. Чтобы пептид эффективно работал в качестве зонда, он был оснащен двумя другими функциями: одна делает его более проницаемым для мембран, а другая придает флуоресценцию..
Открылись новые возможности
До сих пор группа исследователей из Вюрцбургского университета использовала новые зонды в основном для проверки осуществимости нового подхода. Команда довольна результатами: «Мы считаем, что теперь можно разработать аналогичные зонды для других ключевых белков», - продолжил Зауэр.
Профессор JMU описывает возможности новой разработки: «Высокоспецифичные, эффективно прикрепляющиеся и, прежде всего, небольшие зонды обладают большим потенциалом. Они могут помочь пролить свет на расположение белков в их естественном клеточном контексте». и даже разрешить их количественную оценку."