Швейцарські вчені створили молекулу, групи в якій можуть повертатися щодо один одного у відповідь на зовнішній тиск і змінювати характеристики флуоресценції. Дослідники показали, що цю властивість можна використовувати для вимірювання напруги в клітинних мембранах. Стаття опублікована в журналі.
Клітинна мембрана виступає як бар'єр між вмістом клітини і зовнішнім середовищем або вмістом органели і внутрішньоклітинним середовищем. Мембрана складається з білків і ліпідів і може розтягуватися. При цьому відстань між ліпідами збільшується. Оскільки напруга клітинної мембрани залежить від багатьох факторів і впливає на багато процесів, наприклад, перешкоджає ендоцитозу (поглинанню зовнішнього матеріалу кліткою), біологи намагаються вивчити особливості механізмів розтягнення.
Група під керівництвом Орельєна Ру (Aurelien Roux) з Женевського університету розробила новий метод вимірювання напруги в клітинних мембранах. У його основі лежить органічна молекула з двома флуоресцентними групами, з'єднаними вуглець-вуглецевим зв'язком. У звичайному стані групи повернуті відносно один одного через відштовхування між метильними групами і внутрішньокільцевими атомами сірки. При додатку достатнього зовнішнього тиску групи в молекулі вирівнюються і стають паралельними.
Метод заснований на тому, що зміна орієнтації флуоресцентних груп впливає на параметри флуоресценції, зокрема на час життя збудженого стану та інтенсивність випромінювання. Дослідники вирішили використовувати як показник тиску саме час життя, тому що результати його вимірювання не залежать від параметрів оптичної установки, на відміну від інтенсивності.
Спочатку вчені перевіряли роботу методу на штучних мембранах, створених з одношарових ліпосом, до яких додавали невелику кількість молекул-зондів. Експерименти показали, що час життя збудженого стану збільшується пропорційно частці ліпідів, що формують рідкоупорядковану фазу, і «затискають» молекули-зонди між собою.
Крім того, вчені провели кілька експериментів на справжніх клітинах. Зокрема, вони показали на прикладі епітеліальних клітин нирок собак Мадін-Дарбі, які часто використовуються для біомедичних досліджень, що молекули-зонди дозволяють виявити відмінності в щільності упаковки ліпідів в різних областях клітинної мембрани.
Також дослідники перевірили здатність молекули-зонда показувати напруги в клітинній мембрані. Вони піддавали клітини осмотичному удару, при якому різка зміна концентрації речовин, розчинених в навколишній клітині середовищі, призводить до різкого збільшення або зменшення обсягу клітини через осмотичні сили. Експерименти показали, що час життя збудженого стану молекул при флуоресценції лінійно залежить від осмотичного тиску, причому ця залежність специфічна для конкретних типів клітин.
Минулого року американські хіміки застосували молекулярні мотори як агентів, що збільшують проникність клітинних мембран. Мотори працювали як зверл, що проробляє отвір у мембрані під дією певної хвилі. Експерименти показали, що з їх допомогою можна доставляти барвник в клітку.