Метод визуализации раскрывает сложные движения белков в клеточной мембране

Белки в клеточной мембране совершают скоординированные движения, подобно танцорам, чтобы передавать сигналы между клеткой и её окружением.

Для изучения этих движений профессор Акихиро Кусуми и его коллеги из Окинавского института науки и технологий (OIST) использовали метод визуализации отдельных флуоресцентных молекул в живых клетках (live-cell single fluorescent-molecule imaging, SFMI). Однако флуоресцентные метки со временем теряют свечение (фотобледнение), что ограничивало наблюдение за одной молекулой примерно 10 секундами.

В статье, опубликованной в Nature Chemical Biology, исследователи сообщили о новом подходе, подавляющем фотобледнение. Они поместили клетки в среду с низкой концентрацией кислорода (имитируя реальные условия в организме) и добавили два мягких химических вещества — «тролокс» и «тролокс хинон». Эта комбинация значительно снизила фотобледнение, не влияя на жизнеспособность клеток.

Новый метод позволил наблюдать за отдельными молекулами в живых клетках до 400 секунд, что в сорок раз дольше предыдущего предела.

С увеличенным временем наблюдения учёные изучили поведение белков интегринов в специфических областях мембраны — фокальных адгезиях («ногах» клетки). Ранее считалось, что интегрины жёстко зафиксированы в этих структурах. Однако наблюдения показали, что молекулы интегринов постоянно движутся и останавливаются внутри «ног» и даже мигрируют между ними.

Этот процесс похож на поиск скалолазом новой точки опоры: интегрин движется, находит потенциальное место прикрепления, временно связывается с ним для проверки устойчивости и, если оно стабильно, прочно закрепляется и тянет клетку вперёд.

Новая методика позволяет записывать непрерывные «видео» белковых взаимодействий в мембране. Понимание поведения белков фокальных адгезий может в будущем помочь в разработке препаратов, препятствующих миграции раковых клеток по организму.