Новые химические зонды FLARE для глубокого анализа внутриклеточной активности

Исследователи разработали новый набор химических зондов для улучшения визуализации в реальном времени процессов внутри отдельных клеток.

Зонды, названные FLARE (FLuorescence Anisotropy REporters), описаны в журнале eLife. Они также могут использоваться вместе с другими оптическими методами, такими как оптогенетика, для более глубокого анализа живых тканей. В конечном итоге они могут помочь в исследованиях того, как пространственно-временная регуляция клеточных сигнальных путей и их "перекрестное взаимодействие" (crosstalk).

FLARE были созданы учёными из UC San Diego School of Medicine и Университета Джонса Хопкинса для точного обнаружения активности ферментов киназ и вторичных посредников в клетках. Вторичные посредники — это молекулы, передающие сигналы от поверхности клетки (например, о поступлении лекарства или гормона) к молекулам в других её частях.

Существующие биосенсоры делятся на два основных класса:

• Одноцветные — сигналом служит изменение интенсивности флуоресценции в одном цветовом канале.
• Ратиометрические — сигналом служит соотношение интенсивностей флуоресценции в двух разных каналах.

Одноцветные сенсоры гибче в экспериментах по визуализации, но их сигнал чувствителен к вариациям концентрации зонда, вызванным изменениями формы клетки или интенсивности освещения. Ратиометрические сенсоры нивелируют эти вариации, но необходимость в двух каналах ограничивает возможность одновременного отслеживания нескольких сигнальных активностей в одной клетке.

Команда создала панель зондов, которые занимают только один канал, но при этом компенсируют влияние изменяющихся условий визуализации и концентраций зонда. В основе зондов лежит метод гомо-FRET — одноцветный подход, часто используемый для изучения кластеризации белков в клетках.

FLARE сочетают способность гомо-FRET отслеживать несколько элементов клетки с возможностью давать количественные ратиометрические показания. В отличие от гетеро-FRET сенсоров, которые часто используются по одному, FLARE позволяют с помощью сенсоров разных цветов одновременно визуализировать три репортера активности в одной и той же клетке.

Команда также продемонстрировала совместимость зондов с другими методами визуализации, включая оптогенетику. Дальнейшая разработка и оптимизация могут улучшить их производительность, расширить цветовую палитру и адаптировать дизайн для других сигнальных активностей, что потенциально сделает FLARE популярным инструментом в будущих исследованиях нейронов и других клеток.