Новый метод суперразрешения впервые показал «электрическую цепь» клетки
Биологи применили новый метод суперразрешающей микроскопии, чтобы впервые наблюдать реакции на молекулярном уровне.
В статье, опубликованной в Science Signalling, команда из Университета Рединга и Университета Гёте во Франкфурте использовала новую оптическую технику, чтобы увидеть, как Toll-подобные рецепторы (TLR), действующие как молекулярные электрические цепи, контролируют поток сигналов в клетке. Исследователи изучали, как процесс димеризации определяет выбор между жизнью и смертью клеток и регулирует иммунный ответ.
Разрешения супермикроскопии всё ещё недостаточно, чтобы сделать видимыми отдельные молекулы рецепторов в крошечном белковом димере. Поэтому учёные разработали сложный метод анализа для улучшения оптического сигнала. Это позволило им «приблизить» изображения суперразрешения и определить, присутствует ли TLR4 в виде мономера или димера. Также они смогли обнаружить, как химические сигналы от разных патогенов модулируют паттерны рецепторов.
Увеличение в 100 раз
Доктор Дариус Видера, клеточный биолог из Университета Рединга, сказал:
«Используя эту новую технику, мы впервые смогли наблюдать димеризацию конкретного Toll-подобного рецептора, TLR4, на молекулярном уровне. Этот процесс ранее наблюдался только косвенно, и видеть изображения, которые предоставляет новая микроскопическая техника, очень захватывающе. Метод позволил нам приблизить TLR более чем в 100 раз по сравнению со стандартным микроскопом, чтобы получить невероятно детальную информацию о том, как начинается этот процесс».
Доктор Грэм Коттрелл, биохимик из Университета Рединга, добавил:
«Мы знаем, что эти TLR могут контролировать судьбу клетки, формируя димерную молекулу. Включаясь и выключаясь, как выключатель света, они посылают сигналы для борьбы с вредными бактериями, вирусами и т.п. при взаимодействии. В этом новом исследовании мы наблюдали, как присутствие химического сигнала от нескольких патогенов приводило к разной реакции TLR4, чего мы не смогли бы сделать без новой техники суперразрешения».
Лечение раковых клеток опухоли
Все клетки человеческого тела общаются, отправляя и получая химические сигналы. Распознавание этих сигналов осуществляется специализированными белками на поверхности клетки — рецепторами. Эти рецепторы действуют как молекулярные переключатели, передающие сигналы с поверхности в биологические ответы, которые могут быть столь же разнообразными, как выживание клетки или её гибель.
Предыдущие исследования консорциума под руководством доктора Видеры, доктора Коттрелла (оба — Университет Рединга, Школа фармации) и профессора Хайлемана (Университет Гёте, Германия) также показали, что активация TLR4 различными химическими сигналами может либо индуцировать пролиферацию клеток рака мозга, либо приводить к контролируемой гибели этих опухолевых клеток.
Профессор Майк Хайлеман из Института физической и теоретической химии Университета Гёте сказал:
«Можно предположить, что этот подход поможет нам в будущем лучше понять фундаментальные биологические процессы, регулирующие иммунную систему в здоровье и болезни. В то же время этот метод микроскопии применим и к другим мембранным белкам и многим аналогичным вопросам».