Les outils neufs qui mettent en lumière différentes molécules cellulaires transforment la recherche biomédicale

Les scientifiques au centre de Gruss Lipper Biophotonics à l'université d'Albert Einstein du médicament de l'université de Yeshiva ont mené leur utilisation dans une série de papiers, y compris un aujourd'hui publié dans la version en ligne des méthodes de nature.

Ces outils neufs sont les protéines fluorescentes photoactivatable (PAFPs) et d'autres protéines fluorescentes avancées (FPs), plusieurs dont ont été développés par Vladislav Verkhusha, Ph.D., professeur agrégé de l'anatomie et biologie structurelle chez Einstein, et un membre du centre de Biophotonics. PAFPs et FPs permettent à des scientifiques de concevoir d'une façon non envahissante les structures et les procédés en cellules vivantes au niveau moléculaire. Il est maintenant possible, par exemple, pour suivre des cellules cancéreuses car elles cherchent des vaisseaux sanguins et écartent dans tout le fuselage ou pour observer comment les cellules managent les saletés intracellulaires, évitant le vieillissement prématuré.

Ces protéines fluorescentes neuves ajoutent considérablement à la révolution biomédicale de représentation commencées par la découverte 1992 que le gène pour une protéine fluorescente verte (GFP) trouvée dans une méduse pourrait être protégé par fusible à n'importe quel gène dans une cellule vivante. Quand le gène cible est exprimé, le GFP s'allume (brille par fluorescence), produisant une borne visuelle d'expression du gène et de localisation de protéine, par l'intermédiaire de la microscopie (optique) légère. Trois scientifiques ont gagné le prix 2008 Nobel en chimie pour leurs découvertes liées à la GFP. Des protéines fluorescentes d'autres couleurs ont été depuis trouvées dans les organismes marins tels que des coraux.

Tandis que cette forme de la représentation est inestimable, elle est limitée par la nature inhérente de la microscopie optique, qui ne peut pas des détails d'image de plus petits que 200 nanomètres d'objectifs ou ainsi. Cependant, beaucoup de structures cellulaires, qui pourraient retenir la clavette sur manager ou guérir la maladie, sont une petite part de ce „Ÿ de taille juste quelques nanomètres ou plus.

Utilisant une combinaison sophistiquée des lasers, les ordinateurs, et les appareils photo numériques extrêmement sensibles, scientifiques ont pu surmonter les barrages de la représentation optique. La première génération de ces dispositifs imageurs neufs, collectivement connue sous le nom de microscopes (SR) de fluorescence de superbe-définition, pouvaient saisir des images aussi petites que 15 à 20 nanomètres - l'écaille des molécules uniques. Mais ceci a pu être fait seulement en cellules non-vivantes. L'ajout de PAFPs, des versions plus polyvalentes de FPs, effectuées lui possible de faire la microscopie à fluorescence en temps réel de SR en cellules vivantes. Le mois dernier, les méthodes de nature ont sélecté la microscopie à fluorescence de SR comme méthode 2008 d'année.

M. Verkhusha a développé un grand choix de PAFPs et de FPs pour l'usage en cellules mammifères de représentation, augmentant les applications de la microscopie à fluorescence. Parmi ces derniers sont PAFPs qui peut être tourné en marche et en arrêt avec un pouls de la lumière, de FPs qui peut briller par fluorescence dans différentes couleurs, et de FPs qui ont une meilleure définition pour la représentation de profond-tissu.

Récemment, M. Verkhusha a développé un PAFP rouge PAmCherry1 appelé, qui a une photoactivation plus rapide, un contraste amélioré, et une meilleure stabilité comparée à l'autre PAFPs de son type. « PAmCherry1 permettra des améliorations en plusieurs techniques d'imagerie, la microscopie à fluorescence de SR de notamment deux couleurs, dans laquelle deux molécules différentes ou deux procédés biologiques peuvent être vus simultanément dans une cellule, » explique M. Verkhusha. Les découvertes étaient aujourd'hui publié dans la version en ligne des méthodes de nature.

Plusieurs études ont employé PAFPs de M. Verkhusha's, indiquant des analyses neuves dans un grand choix de procédés biologiques. Par exemple, un de son PAFPs a été employé pour saisir les premières images de nanoscale de l'orientation des molécules dans les structures biologiques. De « telles images pourraient être utiles en étudiant des interactions protéine-protéine, l'accroissement et l'effondrement des structures intracellulaires, et beaucoup d'autres questions biologiques, » dit M. Verkhusha. Les résultats étaient publiés en novembre 2008 dans des méthodes de nature.

Dans encore des autre méthodes de nature étudiez, aussi publié en novembre 2008, M. Verkhusha a contribué un roman PAFP à une méthode neuve de voir différentes cellules de cancer du sein pendant plusieurs jours à la fois, fournissant les petits groupes neufs sur la façon dont les cellules cancéreuses envahissent le tissu environnant et atteignent des vaisseaux sanguins, une métastase appelée de processus. La « cartographie du destin des cellules tumorales dans différentes régions d'une tumeur n'était pas possible avant le développement de la technologie photoswitching, » explique John Condeelis, Ph.D., co-président et professeur de l'anatomie et de la biologie structurelle et codirecteur du centre de Gruss Lipper Biophotonics.

De plus, M. Verkhusha a développé les types neufs de protéines fluorescentes pour l'usage dans la microscopie fluorescente conventionnelle. Ces protéines fluorescentes neuves, rupteurs d'allumage fluorescents appelés (FTs), peuvent changer leur couleur de bleu en rouge au-dessus d'une question des heures. « Ces l'arrêt temporaire complet permettra à des scientifiques d'étudier le trafic des protéines cellulaires et pour fournir l'analyse précise dans le calage des procédés intracellulaires, tels que l'activation ou l'inhibition de l'expression du gène ou de la synthèse des protéines, » dit M. Verkhusha.

En même temps qu'un autre scientifique d'Einstein, une Ana Maria Cuervo, un M.D., un Ph.D., un professeur agrégé de développement et biologie moléculaire, une anatomie et une biologie structurelle, et un médicament, M. Verkhusha a utilisé l'arrêt temporaire complet pour expliquer pour la première fois comment une protéine LAMP-2A appelé, qui farfouille les saletés cellulaires, est transportée aux lysosomes appelés d'organelles intracellulaires, où les saletés sont assimilées. La compréhension de ce procédé, qui met à jour la santé des cellules et des organes, peut mener aux demandes de règlement pour maintenir les organes des personnes agées en état principal. Les découvertes étaient publiées dans la question du 11 janvier de la biologie de produit chimique de nature.