化學標記方法為記錄細胞活動提供了新方法

在活細胞中，大量瞬時事件同時發(fā)生，每個事件對于特定細胞執(zhí)行其功能都很重要。忠實記錄這些瞬態(tài)活動是分子理解生命的先決條件，但獲得此類記錄極具挑戰(zhàn)性。

海德堡馬克斯·普朗克醫(yī)學研究所的科學家及其合作伙伴創(chuàng)造了一種新技術，可以通過熒光染料的化學標記來記錄細胞事件以供以后分析，從而開辟了研究細胞生理學的全新方法。新方法現(xiàn)已發(fā)表在《科學》雜志上。

瞬時細胞事件的記錄在檢查和理解生物過程中起著決定性作用，但它提出了重大的技術挑戰(zhàn)。理想的記錄方法應該同時觀察大量細胞，可以在試管和活體動物中工作，并且可以在以后檢索和分析記錄的觀察結果。到目前為止，滿足這些標準的方法在很大程度上還缺乏：新技術現(xiàn)在可以彌補這一差距。

MPI 醫(yī)學研究化學生物學系博士后研究員 Magnus-Carsten Huppertz 解釋說：“我們的技術基于記錄蛋白，當其附近發(fā)生感興趣的事件時，記錄蛋白就會被熒光染料不可逆地標記。” “這使得科學家能夠在體內或體外并行研究大量細胞。”

可區(qū)分的底物記錄連續(xù)的活動周期

由 Kai Johnsson 和 Julien Hiblot 領導的團隊設計了當特定細胞活動和熒光底物同時存在時被標記的蛋白質。底物的洗入和洗出決定了記錄周期，而細胞活性決定了標記程度。此外，通過使用可區(qū)分的底物，可以記錄一段活動內的不同階段。

在他們的研究中，為三個不同的中心興趣過程構建了記錄器：受體激活、蛋白質-蛋白質相互作用和鈣離子 (Ca 2+ ) 濃度的變化。后者用于研究膠質母細胞瘤(一種侵襲性腦腫瘤)細胞網(wǎng)絡中 Ca 2+變化的異質性。

作者與馬丁斯里德馬克斯·普朗克生物智能研究所的 Lisa Fenk 和 Herwig Baier 團隊密切合作，成功記錄了果蠅和斑馬魚的神經(jīng)元活動模式。

“最終，我們開發(fā)了這樣一個多功能記錄平臺，用于并行分析體外和體內大量同時瞬時細胞事件，”同一部門的博士后研究員 Jonas Wilhelm 總結道。

科學家在工作中面臨的主要挑戰(zhàn)是完善新開發(fā)的記錄儀平臺，以確保其在一系列生物模型系統(tǒng)中的穩(wěn)健性和高效性能。為了探索這項新技術在各種條件下的使用，他們建立了多種復合實驗安排。

Magnus-Carsten Huppertz 和 Jonas Wilhelm 表示：“我們很高興能夠提供新的分子工具，這些工具有可能實現(xiàn)新型實驗并加速神經(jīng)生物學和腫瘤學等不同領域的研究。” “我們很幸運能夠與不同學科的科學家合作，使這項新技術成為可能。”

除了馬克斯·普朗克生物智能研究所外，德國癌癥研究中心 (DKFZ)、國家腫瘤疾病中心 (NCT)、海德堡大學、美國弗吉尼亞州珍妮莉亞研究園和洛桑聯(lián)邦理工學院的科學家們也參與其中。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院 (EPFL) 為這項工作做出了貢獻。

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