Определение уровня АТФ в живых клетках с помощью нанотрубок
ВЫПУСК 75
Определение уровня АТФ в живых клетках с помощью
нанотрубок
Все живые клетки нуждаются в
энергии: аденозинтрифосфот (АТФ) – клеточный «бензин». Обнаружение АТФ в
клетках может помощь ученым наблюдать физиологические энергетические процессы,
такие как сигнальные каскады или транспортные процессы. Более того, уменьшение
образования АТФ связано с определенными заболеваниями, такими как болезнь
Паркинсона и ишемия (ограниченный приток крови к ткани).
Группа
ученых, руководимая Майклом Страно (MichaelS. Strano) из
Массачусетского технологического института (MassachusettsInstituteofTechnology, Кембридж, США), разработала
более чувствительный метод обнаружения АТФ, отличающийся более высоким
разрешением и надежностью. Как сообщают ученые в журнале Angewandte Chemie, их
метод основан на применении углеродных нанотрубок.
АТФ
обычно выявляется с помощью анализа люциферазы. Люциферазы явлются ферментами,
используемыми светлячками и другими биолюминисцентными организмами для
свечения. Они используют кислород для превращения вещества люциферина в
оксилюциферин, который в ходе дальнейших реакций ипроизводит свечение. Определенные люциферазы используют в
катализируемых имиреакциях АТФ. Метод
анализа люциферазы, применяемый в настоящее время, очень сложен, требует
большого количества времени и остается неточным из-за слабого сигнала,
заглушаемого шумами.
Ученые
из MIT смогли прикрепить
люциферазу к углеродным нанотрубкам. В такой форме фермент легко усваивается
клетками. В присутствии люциферина и АТФ оксилюциферин образуется как обычно,
вызывая флуоресценцию. Углеродные нанотрубки обычно флуоресцируют в ближней
инфракрасной области спектра (nIR),однако в данном случае, при добавлении АТФ к реакции люциферазы, флуоресценция
пропорционально уменьшается. Почему? «Конечный
продукта реакции – оксилюциферин – прочно соединяется с нанотрубками», –
объясняет Страно. «Электроны переходят от
нанотрубокк оксилюциферину, а сами
нанотрубки не могут больше флуоресцировать». Уменьшение флуоресценции в
ближней инфракраснойобласти легко
обнаруживается и служит, таким образом, индикатором концентрации АТФ.
«Наш
новый сенсор очень избирателен по отношению к АТФ», - продолжает Страно. «Мы
можем использовать его для наблюдения за изменением концентрации АТФ в клеточной
культуре как в пространственном, таки
во временном аспекте».
СтатьявAngewandte
Chemie International Edition
Michael
S. Strano, A Luciferase/Single-walled Carbon Nanotube Conjugate for
Near-Infrared Fluorescent Detection of Cellular ATP