Российские ученые измерили температуру внутри клетки


Люминисцентный краситель в нейронах / © biotium.com / Автор: Godefridus Victorinus

Температура сильно влияет на множество химических, а значит, и биохимических процессов. Ученым давно известно об этой связи — ее описывает, например, правило Вант-Гоффа, сформулированное еще в XIX веке.

Более того, многие биологические молекулы чрезвычайно «привередливы» к свойствам раствора, в котором находятся. Одни легко разрушаются от перегрева (денатурация белка), другие перестают работать при понижении температуры. Температурный фактор также важно изучать, поскольку он играет важную роль при развитии некоторых болезней и нормальных физиологических процессов вроде сперматогенеза.

И если температуру отдельных органов и тканей померять несложно, то на уровне клеток с этим возникают трудности. Нетрудно догадаться, что любой прибор слишком велик для этой задачи, к тому же может нарушить естественное состояние клетки во время измерений.

К этому вопросу обратился коллектив российских химиков, опубликовавших статью в журнале Sensors and Actuators A: Physical. Они испытали особую флуоресцентную молекулу — комплекс порфирина с пятивалентным фосфором (фосфором (V)), «молекулу-градусник».

Порфирины — довольно сложные органические соединения, состоящие из четырех одинаковых частей-пирролов. Каждая такая молекула представляет собой «кольцо», внутрь которого обращены атомы азота или группы -NH. На основе этой структуры живые клетки создают гем (в составе гемоглобина и цитохромов) и хлорофилл — ключевую молекулу для фотосинтеза.

Теперь ученые нашли таким соединениям новое применение. Они синтезировали модифицированный комплекс порфирина с фосфором, обозначенный как MPyPP(OH)2. Он растворим в воде и представляет собой катион. Авторы уверены, что создали перспективный инструмент для внутриклеточной термометрии — то есть оценки определения температуры внутри клетки.

Это возможно благодаря тому, что испускаемый люминесцентной молекулой MPyPP(OH)2 свет меняется в зависимости от температуры. Точнее, изменяется характерное время люминесценции, то есть ее продолжительность. Ранее подобные свойства выявили у ряда химических соединений с различной структурой.

Новый термосенсор протестировали на культурах клеток, нашедших широкое применение в лабораториях. Это клетки яичника китайского хомячка CHO и HeLa, полученные из опухоли шейки матки. Показано, что MPyPP(OH)2 имеет хорошее температурное разрешение, позволяя различать разницу в одну десятую градуса.

Исследователи также установили, что на изменения люминесцентного сигнала комплекса влияет то, насколько прочными связями соединены два его компонента — фосфор и порфирин. А это, в свою очередь, определяется свойствами окружающего раствора, в том числе температурой.

«Благодаря сотрудничеству с коллегами из Санкт-Петербурга ранее было установлено, что спектр люминесценции этих соединений в физиологическом диапазоне температур (30-44 градуса) и времена жизни люминесценции зависят от температуры. В нашей новой работе мы показали, что этот метод хорошо работает и в живых клетках. Параллельно был выявлен необычный факт — при введении порфиринов фосфора в клетку они дефосфорилируются в результате взаимодействия с белками с образованием биосовместимых фосфатов. Фактически после доставки синтезированных нами молекул в клетки мы измеряем люминесценцию свободного порфирина, не содержащего фосфора, и далее исходя из спектра люминесценции определяем внутриклеточную температуру. В дальнейшем мы планируем расширить круг исследуемых порфиринов для повышения чувствительности подобных молекулярных термометров», — прокомментировала академик РАН Юлия Горбунова.


Source: https://lib.zaplata.ru/nauka/rossiiskie-ychenye-izmerili-temperatyry-vnytri-kletki.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Ученые выяснили, как радиация изменяет состав картошки

Клубни картофеля / © LazyFlora / Автор: Milonia Larcius Среди множества способов стерилизовать предназначенные для долгого хранения субстанции...

Бутылки или банки: ученые оценили влияние тары на крафтовое пиво

©Tama Leaver, Flickr / Автор: Екатерина Лебедева Помимо воды и этанола, разные сорта пива содержат тысячи соединений, которые...

25 тысяч бочек с ДДТ и химическими отходами обнаружили на дне океана, в 20 километрах от Лос-Анджелеса

Снятые еще в 2011 году бочки с токсичными отходами на дне моря у побережья Калифорнии / ©David Valentine,...

Найдена причина выброса рутения в 2017 году

©Wikipedia / Автор: Visellia Orfius После аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году ученые поняли, что необходимо размещать станции мониторинга...

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее / Автор: Cloelia Andronicus Добавив в расплав...

Химики нашли новое объяснение гомохиральности «живых» молекул

Каталитическое лигирование пептидов и хиральное усиление в пребиотических условиях / © Min Deng et al. Биологические молекулы в...

Комета помогла создать новый способ получения кислорода на Марсе

©Wikipedia / Автор: Ирина Мельникова Для начала большинства химических реакций требуется энергия, которая обычно подводится в виде тепла....

Ученые впервые наблюдали за поведением электронов во время химических реакций

©Wikipedia / Автор: Андрей Чернов В недавно опубликованной статье журнала Nature исследователи из Университета Падерборн и Института имени...

Разработан простой процесс получения экологичного дезинфектанта из воды

Схема установки, предложенной учеными / © Murray, Voskian, Surendranath et al., Joule, 2019 / Автор: Ольга Кузьмина Пероксид...

Ученые раскрыли решающий фактор для пользы зеленого чая

© PxHere / Автор: Павел Сорокин Традиция чаепития насчитывает несколько тысячелетий. Открытый примерно в 2700 году до нашей...

Биохимики узнали, как улитке удается выделять одновременно слизь-смазку и слизь-клей

Съедобная крапчатая улитка Cornu aspersum / © Peter Hillman / Автор: Владимир Богданов Все животные, не исключая человека,...

Химики предложили использовать рамановскую спектроскопию для контроля качества пива

Чтобы пиво было вкусным, требуется не допустить попадания в него ненужных микробов / © Unsplash/CC0 Public Domain /...

Разработана самоуправляемая лаборатория с ИИ, многократно ускоряющая химические исследования

Наглядная иллюстрация понятия «проклятие размерности» / © Volk A.A., et al., Nature Communications, 2023 / Автор: Telestis Scaevinius...

Ученые предложили натуральный способ подделать вкус и запах мяса

© Yanyan Zhang et al. / Автор: Godefridus Victorinus Из предыдущих научных работ известно, что мясной вкус и...

Добавка придала пластику свойства металла

© Sandia Labs, Craig Fritz / Автор: Sycophanta Duccius Полимеры, к которым относят различные виды пластмасс, состоят из...

Новый материал поможет разведывательным беспилотникам и парашютам самоуничтожаться после использования

©Wikipedia / Автор: Euclio Drusus По заказу американского Минобороны химики работали над созданием электронных датчиков и средств их...

Грибки помогут избавиться от неприятного запаха скунса

©Wikipedia / Автор: Наталья Федосеева Американские скунсы используют не совсем обычный для млекопитающих инструмент защиты: в случае опасности...

Швейцарские ученые получили «пластиковое золото»

©Peter Rüegg, ETH Zurich / Автор: Visellia Orfius «Любители золотых часов и массивных ювелирных изделий будут взволнованы, —...

Представлен прототип бактериального генератора электроэнергии

©Ella Marushchenko, University of Minnesota / Автор: Caristania Fabricius Морские Shewanella oneidensis широко известны в качестве «бактерий, которые...

Химики научились разрушать «вечные» фторорганические соединения

Покрытие из PFAS делает некоторые ткани водозащитными / ©Brocken Inaglory, Wikimedia Commons / Автор: Euclio Drusus Многие фторорганические...