Все выпуски  

Определение уровня АТФ в живых клетках с помощью нанотрубок


ВЫПУСК 75

 

 

 

Определение уровня АТФ в живых клетках с помощью нанотрубок

 

Все живые клетки нуждаются в энергии: аденозинтрифосфот (АТФ) – клеточный «бензин». Обнаружение АТФ в клетках может помощь ученым наблюдать физиологические энергетические процессы, такие как сигнальные каскады или транспортные процессы. Более того, уменьшение образования АТФ связано с определенными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона и ишемия (ограниченный приток крови к ткани).

 

Группа ученых, руководимая Майклом Страно (Michael S. Strano) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, Кембридж, США), разработала более чувствительный метод обнаружения АТФ, отличающийся более высоким разрешением и надежностью. Как сообщают ученые в журнале Angewandte Chemie, их метод основан на применении углеродных нанотрубок.

 

АТФ обычно выявляется с помощью анализа люциферазы. Люциферазы явлются ферментами, используемыми светлячками и другими биолюминисцентными организмами для свечения. Они используют кислород для превращения вещества люциферина в оксилюциферин, который в ходе дальнейших реакций и производит свечение. Определенные люциферазы используют в катализируемых ими реакциях АТФ. Метод анализа люциферазы, применяемый в настоящее время, очень сложен, требует большого количества времени и остается неточным из-за слабого сигнала, заглушаемого шумами.

 

Ученые из MIT смогли прикрепить люциферазу к углеродным нанотрубкам. В такой форме фермент легко усваивается клетками. В присутствии люциферина и АТФ оксилюциферин образуется как обычно, вызывая флуоресценцию. Углеродные нанотрубки обычно флуоресцируют в ближней инфракрасной области спектра (nIR), однако в данном случае, при добавлении АТФ к реакции люциферазы, флуоресценция пропорционально уменьшается. Почему? «Конечный продукта реакции – оксилюциферин – прочно соединяется с нанотрубками», – объясняет Страно. «Электроны переходят от нанотрубок к оксилюциферину, а сами нанотрубки не могут больше флуоресцировать». Уменьшение флуоресценции в ближней инфракрасной области легко обнаруживается и служит, таким образом, индикатором концентрации АТФ.

 

«Наш новый сенсор очень избирателен по отношению к АТФ», - продолжает Страно. «Мы можем использовать его для наблюдения за изменением концентрации АТФ в клеточной культуре как в пространственном, так и во временном аспекте».

 

 

Статья в Angewandte Chemie International Edition

Michael S. Strano, A Luciferase/Single-walled Carbon Nanotube Conjugate for Near-Infrared Fluorescent Detection of Cellular ATP

 

 

Оригинал статьи

 

Adenosine triphosphate detection in living cells with carbon nanotubes and luciferase

 

 

 


В избранное