Novas ferramentas que as moléculas celulares individuais do projector estão transformando a pesquisa biomedicável

Os cientistas no centro de Gruss Lipper Biophotonics na faculdade de Albert Einstein da medicina da universidade de Yeshiva encabeçaram seu uso em uma série de papéis, incluindo um publicado hoje na versão em linha de métodos da natureza.

Estas novas ferramentas são proteínas fluorescentes photoactivatable (PAFPs) e outras proteínas fluorescentes avançadas (FPs), diversas de que foram tornados por Vladislav Verkhusha, Ph.D., professor adjunto da anatomia & biologia estrutural em Einstein, e um membro do centro de Biophotonics. PAFPs e FPs permitem que os cientistas visualizem não invasora as estruturas e os processos em pilhas vivas a nível molecular. É agora possível, por exemplo, seguir células cancerosas como procuram vasos sanguíneos e os espalham durante todo o corpo ou olhar como as pilhas controlam restos intracelulares, impedindo o envelhecimento prematuro.

Estas proteínas fluorescentes novas adicionam consideravelmente à revolução biomedicável da imagem lactente começada pela descoberta 1992 que o gene para uma proteína fluorescente verde (GFP) encontrada em uma medusa poderia ser fundido a todo o gene em uma pilha viva. Quando o gene do alvo é expressado, GFP ilumina-se acima (brilha), criando um marcador visual da expressão genética e da localização da proteína, através da microscopia (óptica) clara. Três cientistas ganharam o prémio nobel 2008 na química para suas descobertas GFP-relacionadas. As proteínas fluorescentes de outras cores têm sido encontradas desde em organismos marinhos tais como corais.

Quando este formulário da imagem lactente for inestimável, está limitado pela natureza inerente da microscopia óptica, que não pode detalhes da imagem nanômetros menores dos objetos de 200 ou assim. Contudo, muitas estruturas celulares, que poderiam guardarar a chave a controlar ou a curar a doença, são uma fracção pequena desse „Ÿ do tamanho apenas alguns nanômetros ou mais.

Usando uma combinação sofisticada de lasers, os computadores, e as câmaras digitais altamente sensíveis, cientistas puderam superar as barreiras da imagem lactente óptica. A primeira geração destes dispositivos de imagem lactente novos, conhecida colectivamente como microscópios (SR) de fluorescência da super-definição, podia capturar as imagens tão pequenas quanto 15 a 20 nanômetros - a escala de únicas moléculas. Mas isto podia ser feito somente em pilhas devida. A adição de PAFPs, versões mais versáteis de FPs, feitas lhe possível fazer a microscopia de fluorescência do SÉNIOR do tempo real em pilhas vivas. No mês passado, os métodos da natureza seleccionaram a microscopia de fluorescência do SÉNIOR como o método 2008 do ano.

O Dr. Verkhusha desenvolveu uma variedade de PAFPs e FPs para o uso em pilhas mamíferas da imagem lactente, expandindo as aplicações da microscopia de fluorescência. Entre estes é PAFPs que pode ser desligado sobre e com um pulso de luz, de FPs que possa brilhar em cores diferentes, e de FPs que tem a melhor definição para a imagem lactente do profundo-tecido.

Recentemente, o Dr. Verkhusha desenvolveu um PAmCherry1 chamado PAFP vermelho, que tivesse um photoactivation mais rápido, o contraste melhorado, e a melhor estabilidade comparada ao outro PAFPs de seu tipo. “PAmCherry1 permitirá melhorias em diversas técnicas de imagem lactente, a microscopia de fluorescência notàvel de duas cores do SÉNIOR, em que duas moléculas diferentes ou dois processos biológicos podem ser vistos simultaneamente em uma única pilha,” explica o Dr. Verkhusha. Os resultados foram publicados hoje na versão em linha de métodos da natureza.

Diversos estudos empregaram PAFPs do Dr. Verkhusha, revelando introspecções novas em uma variedade de processos biológicos. Por exemplo, um de seu PAFPs foi usado para capturar as primeiras imagens do nanoscale da orientação das moléculas dentro das estruturas biológicas. “Tais imagens poderiam ser úteis em estudar interacções da proteína-proteína, o crescimento e o colapso de estruturas intracelulares, e muitas outras perguntas biológicas,” diz o Dr. Verkhusha. Os resultados foram publicados em novembro de 2008 em métodos da natureza.

Em contudo uns outros métodos da natureza estudam, igualmente publicado em novembro de 2008, Dr. Verkhusha contribuíram uma novela PAFP a um método novo de ver pilhas de cancro da mama individuais por vários dias em um momento, fornecendo detalhes novos em como as células cancerosas invadem tecido circunvizinho e alcançam vasos sanguíneos, um processo chamado metástase. “Traçar o destino de pilhas do tumor em regiões diferentes de um tumor não era possível antes da revelação da tecnologia photoswitching,” explica John Condeelis, Ph.D., organizador e professor da anatomia e biologia estrutural e co-director do centro de Gruss Lipper Biophotonics.

Além, o Dr. Verkhusha desenvolveu novos tipos de proteínas fluorescentes para o uso na microscopia fluorescente convencional. Estas proteínas fluorescentes novas, chamadas temporizadores fluorescentes (FTs), podem mudar sua cor de azul ao vermelho sobre uma matéria das horas. “Este o FTs permitirá cientistas de estudar o tráfico de proteínas celulares e para fornecer a introspecção exacta no sincronismo de processos intracelulares, tais como a activação ou a inibição de expressão genética ou de síntese da proteína,” diz o Dr. Verkhusha.

Junto com um outro cientista de Einstein, Ana Maria Cuervo, M.D., o Ph.D., o professor adjunto da biologia desenvolvente & molecular, a anatomia & a biologia estrutural, e a medicina, Dr. Verkhusha empregaram o FTs para demonstrar pela primeira vez como uma proteína chamou LAMP-2A, que limpa restos celulares, são transportados aos organelles intracelulares chamados os lisosomas, onde os restos são digeridos. Compreender este processo, que mantem a saúde das pilhas e dos órgãos, pode conduzir aos tratamentos para manter os órgãos de pessoa idoso em condições principais. Os resultados foram publicados na introdução do 11 de janeiro da biologia do produto químico da natureza.