Las estructuras cristalinas de las proteínas fluorescentes dominantes “encienden hacia arriba” las moléculas en células

Los científicos en la universidad de Albert Einstein del remedio de la universidad de Yeshiva han determinado las estructuras cristalinas de dos proteínas fluorescentes dominantes - un azul, un rojo - usadas “encienden hacia arriba” las moléculas en células.

Eso que encontraba ha permitido que propongan un mecanismo químico por el cual el color rojo en proteínas fluorescentes es formado de azul. Con esta información, los investigadores ahora tienen el primer mapa itinerario para que las proteínas fluorescentes nuevas y diferentemente coloreadas racional del diseño iluminen las estructuras y los procesos en células vivas. Tales antenas coloreadas podrían ofrecer una ventana, por ejemplo, en cómo los procesos biológicos en células normales difieren de ésos en células cancerosas. Su estudio aparece en la edición en línea del 22 de abril de la química y de la biología, una publicación de prensa de la célula.

Este avance desplegará la revolución de la proyección de imagen que comenzó con una proteína encontrada en medusas. En 1992, los investigadores denunciaron que el gen para la proteína fluorescente verde (GFP) se podría fundir a cualquier gen en una célula viva. Cuando se expresa el gen apuntado, una “proteína de la fusión” (que consiste en la proteína del gen apuntado más GFP) se forma. Esta proteína de la fusión exhibe fluorescencia verde clara cuando está expuesta a la luz azul.

Los gracias a GFP, científicos tenían un acceso sin precedente de ofrecimiento de la antena verde de la proyección de imagen a los funcionamientos internos de células vivas. Podían utilizar los microscopios (ópticos) livianos de alta resolución para observar que la activación de genes del interés y cuantificar y rastrear nuevamente expresó las proteínas como realizan sus funciones en células vivas. El Premio Nobel 2008 En química fue concedido a tres científicos de no-Einstein para sus descubrimientos GFP-relacionados.

Muchas más proteínas fluorescentes de diversos colores fueron encontradas más adelante en otros mamíferos marinos tales como corales. Pero la naturaleza molecular de estos colores seguía siendo un misterio, obstaculizando el revelado de las nuevas antenas de la proyección de imagen. Los científicos que buscaban nuevas antenas fluorescentes primero tuvieron que fundir los genes para las proteínas fluorescentes sabidas a las bacterias; entonces expusieron millones de estos microorganismos a la radiación, con la esperanza de producir las mutaciones genéticas al azar que llevan a las proteínas fluorescentes nuevas y útiles. El descubrimiento de los investigadores de Einstein permitirá que las proteínas fluorescentes sean creadas en una manera mucho más sistemática y más racional.

“Conociendo las estructuras moleculares de los cromóforos - la parte de moléculas de proteína fluorescentes que les da su color - podemos ahora hacer el diseño hipótesis-basado de nuevas antenas, en vez de la confianza en mutaciones al azar,” dice al investigador principal Vladislav Verkhusha, Ph.D., profesor adjunto de la anatomía y biología estructural y pieza del centro de Gruss Lipper Biophotonics en Einstein.

“Es decir” dice al Dr. Verkhusha, “si ahora cambiamos esto o esa molécula de proteína fluorescente de cierta manera, nosotros puede predecir que el cambio rendirá una nueva proteína que tenga el color fluorescente determinado u otra propiedad que estamos interesados hacia adentro.” Usando esta nueva información, el laboratorio del Dr. Verkhusha ha diseñado ya una variedad de nuevas proteínas fluorescentes que pueden brillar intensamente en los colores que colocan de azul a lejos-rojo.

Puesto que los investigadores pueden ahora seguir las solamente dos o tres proteínas al mismo tiempo, una paleta fluorescente desplegada de la proteína sería una ayuda grande. “Para entender muchas funciones celulares, usted quisiera seguir docenas de diversas proteínas, así que cuanto más colores que podemos desarrollar, cuanto el mejor,” dice al co-autor Steven C. Almo, Ph.D., profesor del estudio de la bioquímica y de la fisiología y de la biofísica en Einstein. Él es un experto en cristalografía de la radiografía, un método que determine la ordenación de átomos dentro de una proteína golpeando el cristal de la proteína con un haz de los rayos de x.

Las conclusión denunciadas en la substancia química y papel de la biología resultaron de un esfuerzo de investigación multidisciplinario que implicaba Structural Biology Center de Einstein (donde se realizan los estudios de la cristalografía de la radiografía) y su centro de Gruss Lipper Biophotonics (que desarrolla técnicas avanzadas de la microscopia para estudiar los problemas biológicos relacionados con la enfermedad humana).

El laboratorio del Dr. Verkhusha también ha desarrollado las nuevas proteínas fluorescentes rojas que son photoactivatable, significando que pueden ser giradas de la oscuridad al estado fluorescente usando un pulso de luz corto. Con estas antenas versátiles, los investigadores pueden utilizar microscopia de fluorescencia en tiempo real de la estupendo-resolución para capturar las imágenes tan pequeñas como 15 a 20 nanómetros (la escala de únicas moléculas) en células vivas. Antes de que tales antenas estuvieran disponibles, la microscopia de fluorescencia de la estupendo-resolución se podría hacer solamente en células de no-vida.

Recientemente, una de antenas photoactivatable del Dr. Verkhusha permitió que los científicos de Einstein vieran a las células cancerosas individuales del pecho durante varios días al mismo tiempo para obtener los nuevos discernimientos en metástasis, el proceso por el cual las células del tumor se extendieron a otras partes de la carrocería. 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 S. Condeelis, Ph.D., copresidencia y profesor de la anatomía y biología estructural, codirector del centro de Gruss Lipper Biophotonics, y Judith y Burton P. Resnick Chair en la investigación de translación.

Universidad de Albert Einstein de la FUENTE del remedio de la universidad de Yeshiva