Биологи создали метки для отдельных аминокислот и нуклеотидов

Изображение: Lu Wei et al., Nature Methods, 2014

Ученые из Колумбийского университета разработали технологию наблюдения за движением в клетках низкомолекулярных веществ, чей размер не позволяет использовать обычные флюоресцентные метки. Исследование опубликовано в журнале Nature Methods, кратко о нем можно прочитать в пресс-релизе университета.

Для слежения за низкомолекулярными веществами ученые решили использовать комбинационное рассеяние света (эффект Рамана). В ходе такого рассеяния происходит обмен колебательной энергии молекул на энергию излучения, в результате чего в спектре появляются линии, которых не было в возбуждающем свете.

Ключевым для нового метода является использование алкильных меток, то есть химических групп с тройной углерод-углеродной связью (-C≡C-). Вещества с такими связями практически отсутствуют в клетках, при этом их очень хорошо видно в рамановском спектре. Кроме того, в отличие от флюоресцентных групп, алкильные имеют во много раз меньший размер, а значит они меньше влияют на поведение меченых молекул.

Добавляя к среде, например, аминокислоты с алкильными метками, и сканируя затем клетки лазером, можно увидеть, как двигаются меченые аминокислоты, где они концентрируются и в состав каких белков включаются. Ученые показали, что алкильные группы подходят для мечения как аминокислот, так и мономеров ДНК и РНК, жирных кислот и других низкомолекулярных веществ.

Флюоресцентное мечение является одним из ключевых методов современной биологии. При этом используется два подхода к мечению: либо химическое, где метка (например флюоресцин) присоединяется к нужному веществу заранее, либо, в случае с белками, генетическое, когда нужные гены заранее сливают с последовательностями флюоресцентных белков (GFP), в результате чего меченые белки образуются прямо в клетке. Оба типа меток обычно очень громоздки и не подходят для таких молекул, как отдельные аминокислоты, сахара, липиды, нуклеотиды и так далее.