Физики МГУ с коллегами создали новое семейство флуоресцентных белковых сенсоров пероксида водорода с управляемым цветом высвечивания. Разработанный светящийся генетически кодируемый белок HyPerFLEX демонстрирует яркость флуоресценции, которая напрямую зависит от концентрации перекиси в клетке, а его цвет может быть настроен при помощи внешних флуорогенов.
Пероксид водорода является универсальной сигнальной молекулой клетки, продуктом дыхательного процесса и участником множества сигнальных цепочек управления метаболизмом. Созданный индикаторный белок демонстрирует высокую чувствительность и селективность к перекиси, обладая при этом стабильностью к перепадам кислотности. Эта устойчивость впервые позволила проследить за окислительным стрессом в эндоплазматическом ретикулуме клетки, одной из самых сложных для анализа органелл.
Молекулярной основой нового индикатора послужил флуоресцентный белок FAST, способный присоединять различные флуорофор-подобные молекулы и тем самым менять цвет. Добавление чувствительного домена OxyR заставило белок изменять яркость свечения в зависимости от уровня H₂O₂.
Ключевой особенностью платформы HyPerFLEX стала возможность создавать флуоресцентный индикатор любого оптического диапазона от синего до ближнего инфракрасного. Благодаря этой гибкости ученые впервые визуализировали транс-компартментный транзит перекиси в клетке, когда молекула, сформированная в митохондриях, была зафиксирована последовательно в цитозоле и ядре с помощью трех различных по цвету сенсоров. Потенциал визуализации сенсоров семейства HyPerFLEX в живых тканях был раскрыт при помощи многофотонной флуоресцентной микроскопии.
Как отметил соавтор исследования Александр Ланин, высокая яркость сенсоров с красными флуорогенами позволяет следить за динамикой пероксида водорода в нейронах живого мозга мыши на значительных глубинах. Двухфотонная микроскопия сдвинутых в красную спектральную область белков позволила впервые визуализировать динамику изменения перекиси в нейронах глубоких слоев мозга мыши. Молекулярные сенсоры H₂O₂ нового поколения устанавливают новый стандарт в области визуализации окислительно-восстановительных процессов в биологии. Они сочетают в себе повышенную чувствительность, спектральную гибкость и устойчивость, что позволяет точнее визуализировать окислительные сигналы в клеточных компартментах и тканях живых животных в режиме реального времени.
Ранее физики МГУ нашли новый способ ускорения электронов.
