Биологи научились наблюдать химические реакции в отдельно взятой клетке

Электроны на поверхности металлических наночастиц, соединенных с биомолекулами, начинают осциллировать при световом воздействии. Изображение Калифорнийского университета.

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Беркли разработали метод, который позволяет при помощи улучшенной абсорбционной спектроскопии наблюдать за химическими реакциями в отдельно взятой живой клетке, не разрушая ее, сообщает пресс-релиз университета.

Научная и медицинская ценность наблюдений за отдельной клеткой живого организма очевидна. Можно надеяться увидеть, как рождается клетка, как она развивается, как происходит дифференциация стволовых клеток при их созревании, как возникают патологии в клетке, как она погибает.

Лучшие из современных технологий (например, ядерный магнитный резонанс), по мнению калифорнийских исследователей, позволяют получать данные только о группе клеток или же требуют инвазивных методов, разрушающих клетку.

При использовании метода традиционной абсорбционной спектроскопии сквозь изучаемый объект пропускается свет, затем измеряется спектр поглощения (на каких длинах волн поглощается больше всего энергии). Так можно наблюдать, например, за поведением белка цитохрома c, играющего важную роль в метаболизме и гибели клетки. Спектр цитохрома с демонстрирует несколько пиков поглощения на длинах волны около 550 нанометров, при взаимодействии с другими молекулами (например, с кислородом) он изменяется. Недостаток метода в том, что он требует очень высокой концентрации изучаемых биомолекул: иначе сигнал слишком слаб.

Калифорнийские ученые научились соединять биомолекулы (например, цитохром c) с частицами золота размером 20-30 нанометров. Некоторые металлы, в частности, золото и серебро, демонстрируют явление, называемое плазмонным резонансом: электроны на их поверхности при световом воздействии начинают осциллировать на определенных частотах. Сигналы от этих колебаний уловить гораздо легче, чем слабые сигналы спектра цитохрома c. Частоты колебаний электронов на поверхности золотых наночастиц соответствуют длинам волн 530-580 нанометров, как раз совпадая с областью пиков поглощения в спектре цитохрома c.

Когда пик поглощения спектра белка перекрывается с плазмонным резонансом металла, это легко можно отследить по специфическому изменению сигнала. Для того, чтобы сигнал был достаточно отчетлив, достаточно сотен или даже десятков молекул. Исследователи повторили эксперимент с гемоглобином и серебряными наночастицами - по их словам, также успешно.

Наука и техника00:0630 ноября 2017
Красноармейцы в финском плену. Лагерь в области Париккала

«Красноармейцы — голодные и нищие колхозники»

Сталин обрек тысячи солдат на мучительную смерть и подарил Финляндию Гитлеру
Наука и техника00:0218 января

«Это привело к страшнейшим и кровавым событиям»

На Украине не раз предавали Россию и объединялись с ее врагами. Кто виноват?
Придется подождать
От России после конца света до войны со зловещей сектой: главные игры 2018 года
Другой мир
Какой была бы Россия без большевиков и советской власти
«Это привело к страшнейшим и кровавым событиям»
На Украине не раз предавали Россию и объединялись с ее врагами. Кто виноват?
Из мира Барби
Некоторым людям мало играть в куклы. Они ими становятся
Горят на работе
Почему порноактрисы все чаще кончают с собой
«Это было очень ярко и больно»
Он всю жизнь рассказывает о сексе с пришельцами. И даже пишет об этом картины
Разврат какой-то
Сможете ли вы отличить порностудию от квартиры в Москве?
Копить надо было
В России наступает ипотечная депрессия. Что делать?
«Никогда бы не подумала, что москвичи могут так жить»
Провинциалка искала в столице дешевую квартиру, а попала в кошмар наяву
Жители КапотниЧужой район
Москву окружат гетто для мигрантов