Индийские ученые впервые создали одну из самых подробных карт ядра раковой клетки. Рассказываем, как работает усовершенствованная методика визуализации биомолекул DNA-PAINT.
Ученые из Индийского института науки (IISc) впервые применили усовершенствованную микроскопическую методику для одновременной визуализации множества биомолекул внутри ядра раковой клетки, пишет Phys.org. Это позволило получить одну из самых подробных карт организации клеточного ядра, где с высокой точностью отображены критически важные компоненты транскрипционного аппарата и белки, обеспечивающие структурную поддержку.
Человеческий организм состоит из триллионов клеток, каждая из которых представляет собой сложнейшую, строго организованную систему из белков, нуклеиновых кислот и других жизненно важных молекул. Понимание их взаимного расположения и взаимодействия — ключ к разгадке механизмов здоровья и развития болезней. Однако традиционные методы визуализации долгое время позволяли ученым одновременно отслеживать лишь две или три биомолекулы в одной клетке, что существенно ограничивало возможности исследований.
В своей работе команда IISc использовала метод DNA-PAINT (DNA-Point Accumulation for Imaging in Nanoscale Topography). Эта технология основана на применении небольших флуоресцентных фрагментов ДНК, которые кратковременно связываются с определенными мишенями внутри клетки и при освещении лазерным лучом испускают свет, подобно крошечным мигающим сигналам. Такой подход обеспечивает разрешение, значительно превосходящее возможности обычных оптических микроскопов. Он позволяет различать детали размером всего 3-5 нанометров.
В ходе исследования ученые внесли ряд существенных улучшений в метод DNA-PAINT. Им удалось создать новые типы меток, которые способны одновременно связываться с 12 различными мишенями. Пять из этих меток прикрепляются к целевым молекулам быстрее и на более длительное время, что обеспечивает получение более четких и контрастных изображений. Кроме того, прочное связывание меток позволяет снизить мощность лазерного излучения, необходимого для визуализации, тем самым уменьшая повреждение как самих меток, так и исследуемых клеток.
Важным достижением стало и значительное ускорение процесса визуализации. Если на заре развития DNA-PAINT получение изображения даже одной биомолекулы занимало несколько часов, то модифицированная методика позволила команде получить изображения девяти различных мишеней менее чем за четыре часа.
Таким образом, новая технология предоставила ученым беспрецедентные возможности для изучения жизни клетки. Теперь они могут в реальном времени наблюдать, как клетка перестраивает свои белки и другие биомолекулы при блокировке транскрипции — одного из ключевых процессов жизнедеятельности. Понимание того, как меняется распределение белков в больных клетках, открывает перспективы для ранней диагностики заболеваний, задолго до появления первых симптомов.
