Нанотермометры показали различия в температурном отклике внутри живых клеток

Учёные впервые измерили температуру отдельных клеток человеческого тела и обнаружили, что внутриклеточная температура не соответствует привычной норме в 98,6 градуса по Фаренгейту. Исследование было представлено на 242-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS).

Хао Ян (Принстонский университет) и Ливэй Линь (Калифорнийский университет в Беркли) использовали не обычный термометр, а «нанотермометры» — квантовые точки из селенида кадмия. Эти полупроводниковые кристаллы достаточно малы, чтобы проникнуть в отдельную клетку, и меняют цвет (длину волны излучаемого света) в зависимости от температуры, что фиксируется приборами.

Информация о температурах внутри клеток важна, но крайне скудна, несмотря на обилие научных данных. Температура — ключевой физический фактор, влияющий на химические реакции, в том числе на тысячи биохимических реакций, постоянно протекающих внутри клеток. Некоторые из них производят энергию и тепло. Активность клеток и их частей (например, митохондрий) может различаться, что приводит к выделению тепла.

Исследователи вводили нанотермометры в мышиные клетки, растущие в лабораторных чашках. Они обнаружили различия в несколько градусов по Фаренгейту между разными частями одной клетки — некоторые области были теплее, другие холоднее. Точные численные значения пока получить не удалось. При намеренной стимуляции биохимической активности клеток учёные наблюдали изменения температуры.

Эти колебания могут влиять на здоровье и болезни в масштабах всего организма. Например, повышение температуры внутри клетки может изменить работу ДНК и, следовательно, генов, а также повлиять на функционирование белковых молекулярных машин. При более высоких температурах некоторые белки могут денатурировать, останавливая производство.

«С помощью этих экспериментов с нанотермометрами, я считаю, мы впервые показали, что температурные отклики внутри отдельных живых клеток гетерогенны — или различны», — заявил Хао Ян. — «Это приводит нас к следующей гипотезе: клетки могут использовать различия в температуре как способ коммуникации».

Сейчас команда Янга изучает, что регулирует температуру внутри отдельных клеток. Одна из целей — использовать эту информацию для улучшения профилактики, диагностики и лечения заболеваний.