Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Floresan Görüntüleme Tekniğiyle Ortaya Çıkan “Hücresel Aktivitelerin Senfonisi”

27.11.2020
296
Floresan Görüntüleme Tekniğiyle Ortaya Çıkan “Hücresel Aktivitelerin Senfonisi”

Floresan görüntüleme tekniği, canlı bir hücredeki farklı konumlardan aynı anda farklı sinyal türlerini yakalar.

Tek bir hücrede, proteinler, iyonlar ve diğer sinyal molekülleri gibi binlerce molekül, her türlü işlevi yerine getirmek için birlikte çalışır – besinleri emer, hatıraları depolar ve diğerlerinin yanı sıra belirli dokulara farklılaşır.

Bu molekülleri ve tüm etkileşimlerini deşifre etmek muazzam bir görevdir. Geçtiğimiz 20 yılda bilim adamları, hücrelerdeki tek tek moleküllerin dinamiklerini okumak için kullanabilecekleri floresan muhabirler geliştirdiler. Bununla birlikte, bir mikroskop birçok flüoresan rengi ayırt edemediğinden, tipik olarak bir seferde yalnızca bir veya iki bu tür sinyal gözlemlenebilir.

MIT araştırmacıları, bir hücre boyunca rastgele, farklı konumlardan her sinyali ölçerek, bir seferde beş farklı molekül türünü görüntülemenin bir yolunu geliştirdiler.

Y. Eva Tan Nöroteknoloji Profesörü ve biyoloji mühendisliği, medya sanatları ve bilimleri ile beyin ve bilişsel bilimler profesörü Edward Boyden, bu yaklaşım bilim insanlarının çoğu hücre fonksiyonunu kontrol eden karmaşık sinyal ağları hakkında çok daha fazla şey öğrenmelerini sağlayabilir.

Genom tarafından kodlanan binlerce molekül var ve bizim anlamadığımız şekillerde etkileşiyorlar. MIT’nin McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü ve Koch Bütünleyici Kanser Araştırmaları Enstitüsü üyesi olan Boyden, ilişkilerini ancak aynı anda izleyerek anlayabiliriz ”diyor.

Araştırmacılar, yeni bir çalışmada, Boyden ve meslektaşlarının bu tekniği, kalsiyum sinyallerine farklı şekillerde yanıt veren iki nöron popülasyonunu tanımlamak için kullandığını ve bunların uzun vadeli hatıraları nasıl kodladıklarını etkileyebileceğini söylüyor.

Linghu, “Tıpkı bir orkestradan tek bir enstrümanın sesini dinlemenin bir senfoniyi tam olarak takdir etmek için yeterli olmaktan çok uzak,” diyor Linghu, “Aynı anda birden fazla hücresel sinyalin gözlemlenmesini sağlayarak, teknolojimiz ‘senfoniyi anlamamıza yardımcı olacaktır. ‘hücresel faaliyetler. ” Bu dört görüntü, sağ alttaki yeni teknikle bilim adamlarının moleküler aktiviteyi görünür kılmasının çeşitli yollarını karşılaştırıyor. Kredi: Araştırmacıların izniyle. MIT News tarafından düzenlendi

Floresan kümeler

Bir hücre içindeki moleküler aktiviteyi görünür kılmak için, bilim adamları tipik olarak hedef molekülü algılayan bir proteini parlayan bir proteine ​​kaynaştırarak muhabirler oluştururlar. Yang-Tan Moleküler Terapötikler Merkezi’nde görevli olan Johnson, “Bu, bir duman dedektörünün dumanı algılayıp ardından bir ışık yakmasına benzer,” diyor. En yaygın olarak kullanılan parlayan protein, orijinal olarak bir floresan denizanasında bulunan bir moleküle dayanan yeşil floresan proteindir (GFP).

Boyden, “Tipik olarak bir biyolog, mikroskopta bir veya iki rengi aynı anda görebilir ve oradaki muhabirlerin çoğu yeşildir, çünkü bunlar yeşil flüoresan proteini temel alır” diyor. “Şimdiye kadar eksik olan şey, bu sinyallerin birkaçından fazlasını aynı anda görebilme yeteneği.”

Linghu, “Tıpkı bir orkestradan tek bir enstrümanın sesini dinlemenin bir senfoniyi tam olarak takdir etmek için yeterli olmaktan uzak,” diyor Linghu, “Aynı anda birden fazla hücresel sinyalin gözlemlenmesini sağlayarak, teknolojimiz ‘senfoniyi anlamamıza yardımcı olacak ‘hücresel faaliyetler.”

Araştırmacılar, görebildikleri sinyallerin sayısını artırmak için sinyalleri renk yerine konuma göre belirlemeye başladılar. Bir hücre içinde farklı yerlerde kümeler halinde birikmelerine neden olmak için mevcut muhabirleri değiştirdiler. Bunu, her muhabire iki küçük peptit ekleyerek yaptılar, bu da muhabirlerin hücreler içinde farklı kümeler oluşturmasına yardımcı oldu.

Johnson, “Muhabir X’in bir LEGO parçasına bağlanması ve muhabir Z’nin bir K’NEX parçasına bağlanması gibi – yalnızca LEGO tuğlaları diğer LEGO tuğlalarına yapışacak ve yalnızca muhabir X’in daha fazla muhabir X ile kümelenmesine neden olacak.” diyor.

Bu teknikle, her hücre yüzlerce floresan muhabir kümesiyle sonuçlanır. Her bir kümenin aktivitesini mikroskop altında, değişen floresansa dayalı olarak ölçtükten sonra, araştırmacılar, hücreyi koruyarak ve her muhabir için benzersiz olan peptid etiketleri için boyayarak her kümede hangi molekülün ölçüldüğünü belirleyebilirler.

Peptit etiketleri canlı hücrede görünmez, ancak canlı görüntüleme yapıldıktan sonra boyanabilir ve görülebilir. Bu, araştırmacıların, canlı hücrede aynı rengi flüoresan ediyor olsalar bile, farklı moleküller için sinyalleri ayırt etmelerini sağlar.

Bu yaklaşımı kullanarak araştırmacılar, tek bir hücrede beş farklı moleküler sinyal görebildiklerini gösterdiler. Bu stratejinin potansiyel faydasını göstermek için, paralel olarak üç molekülün aktivitesini ölçtüler – kalsiyum, AMP ve protein kinaz A (PKA). Bu moleküller, vücuttaki birçok farklı hücresel işlevle ilgili bir sinyal ağı oluşturur.

Nöronlarda, kısa vadeli bir girdiyi (yukarı akış nöronlarından), nöronlar arasındaki bağlantıları güçlendirmek gibi uzun vadeli değişikliklere çevirmede önemli bir rol oynar – bu, öğrenmek ve yeni anılar oluşturmak için gerekli bir süreçtir.

Bu görüntüleme tekniğini hipokampustaki piramidal nöronlara uygulayan araştırmacılar, farklı kalsiyum sinyalleme dinamiklerine sahip iki yeni alt popülasyon belirlediler. Bir popülasyon yavaş kalsiyum tepkileri gösterdi. Diğer popülasyonda, nöronlar daha hızlı kalsiyum tepkilerine sahipti. İkinci popülasyonda daha büyük PKA tepkileri vardı. Araştırmacılar, bu yüksek yanıtın nöronlarda uzun süreli değişikliklerin sürdürülmesine yardımcı olabileceğine inanıyor.

Görüntüleme sinyalleme ağları

Araştırmacılar şimdi bu yaklaşımı canlı hayvanlarda denemeyi planlıyorlar, böylece sinyal verme ağ faaliyetlerinin davranışla nasıl ilişkili olduğunu inceleyebilirler ve ayrıca bunu bağışıklık hücreleri gibi diğer hücre türlerine genişletebilirler. Bu teknik, sağlıklı ve hastalıklı dokudan alınan hücreler arasındaki sinyal ağı modellerini karşılaştırmak için de yararlı olabilir.

Bu makalede, araştırmacılar aynı anda beş farklı moleküler sinyal kaydedebileceklerini gösterdiler ve mevcut stratejilerini değiştirerek 16’ya kadar çıkabileceklerine inandılar. Ek çalışma ile bu sayı yüzlere ulaşabilir, diyorlar.

Boyden, “Bu, bir hücrenin parçalarının birlikte nasıl çalıştığına dair bu zor soruların bazılarını çözmeye gerçekten yardımcı olabilir” diyor. “Canlı bir hücrede olup biten her şeyi ya da en azından öğrenmeyle, hastalıkla veya bir hastalığın tedavisiyle ilgili kısmı izleyebileceğimiz bir dönem hayal edilebilir.”

Referans: Changyang Linghu, Shannon L. Johnson, Pablo A. Valdes veya A. Shemesh, Won Min Park, Demian Park, Kiryl D. Piatkevich, Asmamaw T. tarafından “Sinyal iletim ağlarının dinamik görüntülenmesi için floresan muhabirlerin mekansal çoğullaması” Wassie, Yixi Liu, Bobae An, Stephanie A. Barnes, Orhan T. Celiker, Chun-Chen Yao, Chih-Chieh (Jay) Yu, Ru Wang, Katarzyna P. Adamala, Mark F. Bear, Amy E. Keating ve Edward S. Boyden, Cell.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.