Учёные разработали метод, позволяющий следить за передачей сигнала между клетками в реальном времени. В экспериментах на клетках биологам-биохимикам обычно приходится удовлетворяться коллективным ответом: некое вещество добавляют в питательную среду, в которой живёт колония клеток, а затем анализируются, например, изменения в белковом составе этих клеток, взятых всем скопом; оценить реакцию отдельно взятой клетки можно далеко не всегда. Между тем во многих вопросах, связанных с передачей химического сигнала от окружающей среды клетке и между самим клетками, нужно иметь именно индивидуальный ответ, причём в конкретный момент времени. Сигнал возбуждает целую цепь молекулярных событий, и важно наблюдать за процессом в реальном времени, а не в виде конечного результата. Если, к примеру, речь идёт о каком-нибудь заболевании, связанном с нарушением сигнальной передачи, учёным нужно знать, какое именно звено оказалось испорченным...
Изменение свечения клеток костного мозга мыши с красного (вверху) на зелёный (внизу) после взаимодействия с сигнальной молекулой (фото авторов работы).
Исследователи из Бригамской женской больницы при Гарвардском университете (США) нашли способ, как снабдить клетки индивидуальными датчиками, которые сообщали бы о приближении сигнальной молекулы.
Основой для молекулы сенсора послужил аптамер — кусочек ДНК, который конструируется с тем расчётом, чтобы с ним взаимодействовала природная сигнальная молекула. В экспериментах в качестве такого сигнального агента использовался белок PDGF, или тромбоцитарный фактор роста, который сообщает клеткам, что пора интенсивно делиться. К разным концам ДНК-аптамера были привязаны два флуоресцентных красителя, а сама молекула аптамера заякоривалась на клеточной мембране.
Взаимодействуя с сигнальным белком, молекула-сенсор изменяла пространственную конфигурацию, из-за чего красители сближались, и между ними мог происходить обмен энергией, а также изменялась длина испускаемого света: клетки, с которыми связался фактор роста, начинали светиться по-другому. Такой метод носит название FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer), и в данном случае он позволил увидеть то, когда сигнальная молекула и клетка начали взаимодействие. Подробно эти эксперименты описаны в журнале Nature Nanotechnology.
Словом, в руках учёных оказался инструмент, позволяющий определить, когда и где случилось «сигнальное событие», следить в реальном времени за передачей сигнала от клетки к клетке. В будущем, как надеются авторы, это поможет в деталях изучить сигнальные пути живой клетки и понять, как их, если что, можно отремонтировать.