Пероксид водорода H₂O₂ – это не только вещество, вызывающее стресс в клетках, но и важный регулятор их работы. Он запускает процессы, влияющие на работу генов, деление клеток, их специализацию, иммунные реакции и даже гибель клеток. Проблема в том, что раньше было трудно увидеть H₂O₂ в тех местах внутри клетки, где он образуется и действует.
Ученые создали новый инструмент – HyPerFLEX. Это специальное устройство, которое позволяет увидеть H₂O₂ внутри ядра, цитоплазмы, митохондрий и эндоплазматического ретикулума клетки. Причем это работает даже в условиях, когда обычные способы наблюдения не работают, например, при нехватке кислорода или в среде без кислорода.
Всеволод Белоусов, нейробиолог и член-корреспондент РАН, возглавляет данное направление. Его команда активно разрабатывает панель флуорогенов и методы таргетинга в субкомпартменты для анализа событий на нанометровых масштабах.
Важное нововведение – возможность работы без кислорода при изменении сигнала и изменение цвета свечения с зеленого на темно-красный. Это делает HyPerFLEX полезным инструментом для точного наблюдения за процессами в живых клетках и тканях.
HyPerFLEX устроен по модульному принципу. Его часть, реагирующая на перекись водорода, взята из бактерии Neisseria meningitidis, а часть, отвечающая за яркость свечения, – из другого источника. Такая конструкция позволяет исследователям контролировать цвет и продолжительность наблюдений.
В отличие от других сенсоров, которым нужен кислород для работы, HyPerFLEX не требует кислорода для свечения. Он работает только в сочетании с определенными химическими веществами. Это позволяет ему эффективно работать в условиях, когда кислорода мало или когда клетки испытывают стресс.
Изменение цвета – это не просто косметика, а способ исследования. С помощью специальных веществ можно избежать путаницы с другими измерениями, использовать их вместе с другими датчиками или различать сигналы по времени и глубине в микроскопах.
Эти вещества реагируют на перекись водорода и меняют свою форму, что приводит к увеличению яркости. Их можно прикрепить в разные части клетки, такие как ядро, митохондрии или мембраны. Особенно важно, что они могут работать внутри эндоплазматического ретикулума, где происходят важные химические процессы.
В экспериментах новое вещество оказалось более чувствительным к изменениям перекиси водорода, чем предыдущее. С помощью специального микроскопа можно увидеть изменения в мозге мыши на глубине до 250 микрометров.
Сейчас ученые могут фиксировать химические сигналы в живых тканях с помощью специальных веществ и микроскопов. Следующий шаг – создание веществ, которые могут проникать в мозг и измерять перекись водорода у свободно движущихся животных. Это позволит неинвазивно диагностировать воспаления, проблемы с кровоснабжением и ранние изменения при заболеваниях мозга.
Первое поколение HyPer предложило метод прямой визуализации H₂O₂. Однако оно было ограничено кислородом и узким спектром действия. Переход к флуорогенным системам, таким как Y-FAST, объединил синтетические красители с генетическими технологиями. Это позволило преодолеть ограничения, связанные с кислородом, и расширить спектр возможных применений. HyPerFLEX сохранил селективность OxyR, но добавил возможность выбора цвета и локализации – от цитозоля до люмена ЭПР. Это существенно повысило уровень редокс-видеометрии.
Источник: newsinfo.ru
распечатать статью
