Исследователи обнаружили естественную флуоресценцию ДНК
Команда Северо-Западного университета зафиксировала ранее невиданное явление: ДНК «мигает».
Десятилетиями учебники утверждали, что макромолекулы в живых клетках, такие как ДНК, РНК и белки, сами по себе не флуоресцируют. Технологии визуализации полагаются на специальные флуоресцентные красители для создания контраста.
Однако профессора Вадим Бэкман, Хао Чжан и Чэн Сун обнаружили, что структуры макромолекул в живых клетках действительно обладают естественной флуоресценцией. Это открытие может открыть новую эру в биологии, проложив путь к бесметочной наноскопической визуализации сверхвысокого разрешения и расширив понимание биологических процессов.
Исследование описано в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 15 августа. Бэкман и Чжан выступили со-руководителями работы.
Почему это не замечали раньше?
Молекулы находились в «темном состоянии», при котором они не поглощают и не испускают свет. Но это не значит, что они никогда не излучают свет.
«Это как интервальные тренировки у спринтеров. Они чередуют очень быстрый бег и отдых. Вы можете застать их на отдыхе и решить, что они ничего не делают. То же самое делают ДНК и белки. Они флуоресцируют очень короткое время, а затем очень долго "отдыхают"», — объяснил Бэкман.
Суть открытия
Исследователи обнаружили, что при освещении видимым светом молекулы возбуждаются и светятся достаточно ярко, чтобы их можно было визуализировать без флуоресцентных меток. При возбуждении светом с правильной длиной волны они светятся даже лучше, чем с самыми мощными флуоресцентными красителями.
«Это идеально, потому что окрашивание токсично и делает визуализацию менее точной», — сказал Чжан.
Токсичность меток затрудняет получение точного изображения активных процессов в живых клетках, так как клетки быстро погибают. Специальные красители для визуализации живых клеток лишь замедляют их гибель.
«Клетка может умереть через два часа, поэтому вы все еще можете проводить визуализацию в первые полчаса. Но что именно вы измеряете? Смотрите ли вы на реальные процессы в клетке или на процессы в клетке, которая вот-вот умрет? Никто не знает», — отметил Бэкман.
Благодаря открытию Бэкмана, Чжана и Суна мир, возможно, скоро это узнает.