Новый метод позволяет абсолютно количественно определять метаболиты в митохондриях

Ученые из Института Уайтхеда разработали метод быстрой изоляции и системного измерения концентраций метаболитов внутри клеточных органелл — митохондрий, часто называемых "энергетическими станциями клетки". Предыдущие попытки таких измерений давали ненадежные результаты из-за длительной изоляции митохондрий или загрязнения их метаболитов содержимым других клеточных компонентов.

"Преимущество этого нового метода в том, что он сочетает повышенную скорость и специфичность", — говорит член Института Уайтхеда Дэвид Сабатини, также исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и профессор биологии MIT.

Митохондрии производят энергию в форме АТФ и играют критическую роль в клеточном гомеостазе. Их дисфункция связана с рядом заболеваний, включая болезнь Паркинсона, сердечно-сосудистые и митохондриальные болезни. До сих пор заглянуть во внутренние метаболические процессы этих органелл было сложно или неточно.

Один из обычных методов профилирования митохондриальных метаболитов включает очистку митохондрий с помощью нескольких циклов центрифугирования, что может занимать более часа. По словам Уолтера Чена, аспиранта в лаборатории Дэвида Сабатини, время — критический фактор при изучении метаболитов.

"Даже если держать образец при 4 или 0 градусах Цельсия, чтобы замедлить реакции, профиль метаболитов все равно постепенно искажается, потому что ферменты и транспортеры продолжают работать", — объясняет Чен.

Другой распространенный метод использует сокращенные протоколы центрифугирования. Хотя он быстрее, он также захватывает не-митохондриальный материал, искажая истинный сигнал метаболитами из внешних источников.

Чтобы сократить время изоляции и повысить точность анализа, Чен применил совершенно другой подход — быструю иммуноочистку. Он пометил внешнюю поверхность митохондрий эпитопными метками и добавил крошечные шарики с антителами, специфичными к этим меткам. Антитела, связываясь с метками, присоединяют митохондрии к шарикам, что позволяет изолировать митохондрии, вскрыть их и остановить всю ферментативную активность в течение 10 минут. Этот быстрый метод дает результаты, которые лучше отражают фактические уровни митохондриальных метаболитов в живой клетке. Работа Чена описана в журнале Cell.

"Профилирование митохондрий этим методом определенно дает большее разрешение, чем традиционные методы профилирования целых клеток", — говорит Чен, соавтор статьи в Cell. — "В перспективе применения in vivo этот метод будет очень мощным".

Метод потенциально очень универсален и может быть адаптирован для анализа метаболитов других органелл, а также для сравнения митохондрий в клетках, пораженных дисфункцией (например, в нейронах при болезни Паркинсона), с нормальными клетками.