Квантовые точки помогают исследовать внутриклеточные процессы

// // Новое //

Наблюдая за сложными процессами, которые происходят в живой клетке, легко пропустить детали различных реакций, особенно когда мы наблюдаем процессы, которые занимают долгое время и требуют микроскопа с  высокой разрешающей способностью. Однако с помощью нанотехнологий ученым удалось разработать методику тщательного наблюдения за процессами, которые протекают в клетке в течение часов и даже дней. Согласно их мнению, это поможет пролить свет на многие загадки, связанные с внутриклеточными молекулярными реакциями.

Над проектом работала группа, состоящая из ученых из Национального института стандартов и технологий  (NIST) и Национального института аллергий и инфекционных заболеваний (NIAID). Ими была разработана методика подсвечивания внутренних частей клетки с помощью наночастиц для отображения медленных процессов. При этом различные наночастицы могут использоваться для решения разных задач. Например, квантовые точки, наночастицы, со свойствами полупроводников, испускают сияние под действием света. Таким образом, если их покрыть слоем органики, их можно присоединить к белкам, поведение которых необходимо изучить.

«Квантовые точки работают дольше, чем органические красители и флуоресцентные белки, которые мы использовали ранее», - заявляет биофизик Джиссонг Хванг (Jeeseong Hwang), возглавляющий группу исследований из NIST. «Кроме того, с их помощью можно наблюдать динамику внутриклеточных процессов, а не восстанавливать процессы по отдельным кадрам с электронного микроскопа. С их помощью мы сможем пролить свет на динамику белков».

В процессе исследования ученые комбинировали использование квантовых точек с различными техниками отображения. В одном случае были применены квантовые точки, созданные чтобы наблюдать за белком эритроцитов, который образует часть структуры внутренней мембраны клетки. Когда такие белки группируются в здоровой клетке, вся система придает клетке эластичность, необходимую, чтобы просачиваться через самые узкие капиллярные сосуды. Однако, когда клетка поражена малярией, структура, формируемая белками, изменяется.

«Нам не до конца ясен механизм, по которому сцепляются белки. Именно его мы м намеревались изучить с помощью квантовых точек», - говорит биофизик из HIAID Фуюку Токумасу (Fuyuki Tokumasu). «Мы полагали, что если нам удастся наблюдать процесс образования структуры, мы сможем понять принцип развития малярийной инфекции».

Как показало исследование, в тот момент, когда  белки мембраны деформируются, присоединенные к ним квантовые точки собираются в кластеры и начинают светиться более ярко, давая возможность наблюдать за процессами. В целом было выяснено, что различные процессы по-разному влияют на светимость квантовых точек.  Эта светимость меняется динамически, предоставляя возможность полностью отслеживать все процессы, происходящие в живой клетке.