Визуализация гликанов на эмбриональных клетках рыбок данио через несколько часов после оплодотворения

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) и Калифорнийского университета в Беркли успешно присоединили зонды для визуализации к гликанам — молекулам сахаров на поверхности живых клеток — в эмбрионах рыбок данио менее чем через семь часов после оплодотворения. Эта новая технология позволяет изучать физиологические изменения клеток во время эмбриогенеза, не повреждая эмбрионы.

Метод: комбинация метаболического мечения и клик-химии

Группа под руководством Кэролин Бертоцци использовала комбинацию:

  1. Метаболического мечения гликанов синтетическими азидными сахарами.
  2. Медной клик-химии (copper-free click chemistry) с реагентами DIFO для присоединения флуоресцентных зондов.

Это двухэтапная стратегия для мечения гликанов в живых организмах in vivo.

Ключевые результаты

  • Впервые удалось визуализировать активность гликанов на столь ранней стадии развития, когда многие клетки ещё находятся в состоянии «мультипотентных стволовых клеток».
  • Ранее с этой методикой не удавалось детектировать меченые гликаны ранее 24 часов после оплодотворения.
  • Дополнительная техника позволила независимо визуализировать другой класс гликанов, несущих сиаловую кислоту.
  • Эксперименты с покадровой и многоцветной съёмкой выявили различия в динамике O-гликанов и сиалилированных гликанов в периоды гаструляции и сегментации.

Главное открытие

Технология позволила наблюдать драматическую реорганизацию гликанов на поверхности клеток во время митоза: они быстро мигрируют к борозде деления (cleavage furrow) материнской клетки.

«В нашем случае технология визуализации гликанов напрямую привела к наблюдению, что мембрано-ассоциированные гликаны перемещаются внутри плазматической мембраны к борозде деления во время клеточного деления», — говорит ведущий автор Джереми Баскин.

Значение и перспективы

  • Метод открывает путь к изучению функций гликанов в реальном времени на ранних стадиях эмбриогенеза.
  • В будущем планируется определить точные молекулярные структуры гликанов, участвующих в делении клеток, и их роль.
  • Технология имеет потенциал для применения в других областях, включая визуализацию опухолей у мышей.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).