Las nuevas herramientas que ponen de relieve las moléculas celulares individuales están transformando la investigación biomédica

Los científicos en el centro de Gruss Lipper Biophotonics en la universidad de Albert Einstein del remedio de la universidad de Yeshiva han encabezado su uso en una serie de los papeles, incluyendo uno publicado hoy en la versión en línea de los métodos de la naturaleza.

Estas nuevas herramientas son proteínas fluorescentes photoactivatable (PAFPs) y otras proteínas fluorescentes avanzadas (FPs), varias cuyo han sido convertidos por Vladislav Verkhusha, Ph.D., profesor adjunto de la anatomía y biología estructural en Einstein, y una pieza del centro de Biophotonics. PAFPs y FPs permiten que los científicos no invasor visualicen las estructuras y los procesos en células vivas en el nivel molecular. Es posible ahora, por ejemplo, seguir a las células cancerosas como buscan los vasos sanguíneos y se extienden en la carrocería o mirar cómo las células manejan los escombros intracelulares, previniendo el envejecimiento prematuro.

Estas nuevas proteínas fluorescentes agregan considerablemente a la revolución biomédica de la proyección de imagen comenzadas por el descubrimiento 1992 que el gen para una proteína fluorescente verde (GFP) encontrada en una medusa se podría fundir a cualquier gen en una célula viva. Cuando se expresa el gen del objetivo, GFP se enciende hacia arriba (es fluorescente), creando un marcador visual de la expresión génica y de la localización de la proteína, vía microscopia (óptica) liviana. Tres científicos ganaron el Premio Nobel 2008 En la química para sus descubrimientos GFP-relacionados. Las proteínas fluorescentes de otros colores se han encontrado desde entonces en mamíferos marinos tales como corales.

Mientras que esta forma de la proyección de imagen es inestimable, es limitada por la naturaleza inherente de la microscopia óptica, que no puede los detalles de la imagen nanómetros más pequeños de los objetos de 200 o tan. Sin embargo, muchas estructuras celulares, que podrían llevar a cabo la llave a manejar o a curar enfermedad, son una pequeña parte de ese „Ÿ de la talla apenas algunos nanómetros o más.

Usando una combinación sofisticada de laseres, las computadores, y las cámaras digitales altamente sensibles, científicos han podido superar las barreras de la proyección de imagen óptica. La primera generación de estos nuevos dispositivos de proyección de imagen, conocida colectivamente como microscopios (SR) de fluorescencia de la estupendo-resolución, podía capturar las imágenes tan pequeñas como 15 a 20 nanómetros - la escala de únicas moléculas. Pero esto se podía hacer solamente en células de no-vida. La adición de PAFPs, versiones más versátiles de FPs, permitidas hacer microscopia de fluorescencia en tiempo real del SR en células vivas. El mes pasado, los métodos de la naturaleza seleccionaron microscopia de fluorescencia del SR como el método 2008 del año.

El Dr. Verkhusha ha desarrollado una variedad de PAFPs y de FPs para el uso en células mamíferas de la proyección de imagen, desplegando los usos de la microscopia de fluorescencia. Entre éstos es PAFPs que se puede girar por intervalos con un pulso de luz, FPs que pueda ser fluorescente en diversos colores, y FPs que tenga mejor resolución para la proyección de imagen del profundo-tejido.

Recientemente, el Dr. Verkhusha desarrolló un PAmCherry1 llamado PAFP rojo, que tiene una fotoactivación más rápida, contraste perfeccionado, y mejor estabilidad comparada al otro PAFPs de su tipo. “PAmCherry1 permitirá mejorías en varias técnicas de proyección de imagen, la microscopia de fluorescencia notablemente bicolor del SR, en la cual dos diversas moléculas o dos procesos biológicos se pueden ver simultáneamente en una célula,” explica al Dr. Verkhusha. Las conclusión fueron publicadas hoy en la versión en línea de los métodos de la naturaleza.

Varios estudios han empleado a PAFPs del Dr. Verkhusha, revelando nuevos discernimientos en una variedad de procesos biológicos. Por ejemplo, uno de su PAFPs fue utilizado para capturar las primeras imágenes del nanoscale de la orientación de moléculas dentro de las estructuras biológicas. “Tales imágenes podrían ser útiles en estudiar acciones recíprocas de la proteína-proteína, el incremento y el colapso de estructuras intracelulares, y muchas otras preguntas biológicas,” dice al Dr. Verkhusha. Los resultados fueron publicados en noviembre de 2008 en métodos de la naturaleza.

En otros métodos de la naturaleza estudie, también publicado en noviembre de 2008, el Dr. Verkhusha contribuyó una novela PAFP a un nuevo método de ver a las células cancerosas individuales del pecho durante varios días al mismo tiempo, ofreciendo a los nuevos detalles en cómo las células cancerosas invaden el tejido circundante y alcanzan los vasos sanguíneos, un proceso llamado metástasis. La “correspondencia del destino de las células del tumor en diversas regiones de un tumor no era posible antes del revelado de la tecnología photoswitching,” explica a Juan Condeelis, Ph.D., copresidencia y profesor de la anatomía y biología estructural y codirector del centro de Gruss Lipper Biophotonics.

Además, el Dr. Verkhusha ha desarrollado los nuevos tipos de proteínas fluorescentes para el uso en microscopia fluorescente convencional. Estas nuevas proteínas fluorescentes, llamadas los distribuidores fluorescentes (FTs), pueden cambiar su color de azul al rojo sobre una cuestión de horas. “Este la parada total transitoria permitirá a científicos estudiar el tráfico de proteínas celulares y ofrecer discernimiento exacto en la sincronización de procesos intracelulares, tales como activación o inhibición de la expresión génica o de la síntesis de la proteína,” dice al Dr. Verkhusha.

Así como otro científico de Einstein, la anecdotario Maria Cuervo, M.D., el Ph.D., el profesor adjunto de la biología de desarrollo y molecular, la anatomía y la biología estructural, y el remedio, el Dr. Verkhusha emplearon la parada total transitoria para demostrar por primera vez cómo una proteína llamó LAMP-2A, que evacua los escombros celulares, se transporta a los organelos intracelulares llamados los lisosomas, donde se digieren los escombros. La comprensión de este proceso, que mantiene la salud de células y de órganos, puede llevar a los tratamientos para mantener los órganos de la gente mayor condiciones primeras. Las conclusión fueron publicadas en la aplicación del 11 de enero la biología de la substancia química de la naturaleza.