Новые невидимые белки просветили организм насквозь
Флуоресцирующие белки используют уже более четверти века, но изучение популярных биологических меток продолжается. Совсем недавно был сделан ещё один шаг к созданию более эффективных протеинов, которые могут «просветить» даже сквозь тело небольшого животного.
Известный всем биологам (и не только) зелёный флуоресцирующий белок (GFP) выделили из тканей медузы в 1962 году. Позже за это открытие учёным была вручена Нобелевская премия.
Недавно российские генетики выяснили, зачем флуоресцирующий белок нужен в природе.
Однако наиболее важной функцией для науки по-прежнему остаётся возможность применения яркой метки для отслеживания различных биологических процессов, например экспрессии генов.
Ранее у учёных не было возможности заглянуть слишком глубоко в тело подопытных животных, так как видимый свет плохо проникает сквозь ткани, не давая рассмотреть работу «внутренних» клеток.
Для сравнения показано изображение печени, «подсвеченной» зелёным (внизу) и инфракрасным (вверху) флуоресцентным белком (фото Shu et al.).
Теперь же группе биологов под руководством Роджера Цзяня (Roger Tsien) из университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) удалось заставить зелёный белок светиться в инфракрасном диапазоне.
Для этого они изменили белок, который был выделен из бактерии Deinococcus radiodurans. Учёным было известно, что этот фитохром поглощает в дальней красной области спектра, а полученная энергия используется для передачи «сигналов включения» определённым генам.
Биологи решили направить её в новое русло. Они «отрезали» часть генетического кода белка и получили инфракрасный флуоресцирующий белок (infrared-fluorescent protein — IFP). Правда, светил он слабо.
Чтобы усилить излучение, биологи подвергли белок принудительной мутации и отобрали наиболее перспективные образцы. Результат не заставил себя долго ждать, и вскоре была получена в четыре раза большая яркость.
Для того чтобы продемонстрировать возможности IFP, учёные создали аденовирус, который внедрял ген нового белка в клетки живого организма. В качестве подопытного органа была выбрана печень мыши.
Биологи ввели вирус в вены хвоста и через пять дней получили инфракрасное свечение.
Изображение печени подопытной мыши, полученное с помощью метода флуоресцентной молекулярной томографии (fluorescence molecular tomography).
Справа: положение «светящегося» органа в трёхмерном пространстве (фото Shu et al.).
Какой толк от невидимого для глаза излучения? Большой, пишут учёные.
Инфракрасному излучению гораздо проще проникнуть сквозь ткани (а уж чем его детектировать – найдётся).
Это означает, что новая технология (которая, впрочем, всё ещё требует доработки) позволит отслеживать движение отдельных молекул в теле подопытных животных, а это поможет понять, как распространяются инфекции и опухоли, как работают нейроны в мозге.
Как уже было сказано, полученный результат можно улучшить, особенно если удастся «сдвинуть» свечение глубже в инфракрасную область. Цзянь считает, что это возможно, так как на данный момент известно около полутора тысяч различных белков бактерий, которые могли бы дать похожий результат.
У технологии явно большое будущее, но человеку пока ничего подобного «вживлять» не будут, заявляет Цзянь. Слишком уж высока вероятность последующих мутаций.
Да и толщину тканей человека не сравнить с туловищем мелких животных. Для нынешнего белка человек всё ещё непреодолимое препятствие.
Статья авторов опубликована в журнале Science, а подробнее о новой разработке можно узнать из вот этого описания.
Опасные белки для здоровья человека. Влияние белков на организм
