Регби
Регби

03.03.2014 | Наука

Ученые смогли разглядеть РНК в клетке "с высоты птичьего полета"

До сих пор молекулярные биологи имели скудные возможности для пространственного наблюдения за экспрессией генов непосредственно в клетке, передают "Вести".

Суть этого сложного процесса состоит в том, что наследственная информация ДНК передаётся РНК и та впоследствии формирует белки, которые работают на благо клетки и всего организма.

Здоровые человеческие клетки могут единовременно запускать до 10 тысяч генов для осуществления необходимых клеточных реакций. При этом может производиться от нескольких штук до нескольких тысяч копий рабочих генов, так называемых матричных РНК (мРНК). Все они имеют строгое стратегическое расположение, от которого зависит процесс регуляции роста и развития клеток и тканей.

Раньше исследователи могли перемолоть клетки, чтобы составить всего лишь каталог РНК, которые в ней находятся или использовать флуоресцентные маркеры для отслеживания экспрессии не более чем 30 РНК. К сожалению, эти способы не дают возможности создать полную картину процессов, происходящих внутри клетки, и не позволяют узнать, в какой именно её части каждая из РНК дислоцируется, а также каков набор функций той или иной молекулы.

И вот теперь команда учёных из Института Висса при Гарвардском университете (Wyss Institute) и Гарвардской медицинской школы (HMS) в сотрудничестве с Институтом наук о мозге Аллена (Allen Institute for Brain Science) разработала новый метод, благодаря которому можно определить точное местоположение тысяч матричных и других РНК в живой клетке. Причём параллельно происходит определение последовательности нуклеотидов РНК (секвенирование), которое даёт информацию о том, что именно делает данная конкретная молекула.

Учёные обрабатывали клетки химическими веществами, которые позволяли зафиксировать тысячи РНК на своём месте. Затем исследователи воспользовались технологией полони-секвенирования, а именно флуоресцентным секвенированием РНК "на месте" (FISSEQ), которая была разработана одним из авторов работы доктором Джорджем Чёрчем (George Church).

С помощью специальных ферментов на основе каждой РНК было построено множество соответствующих ей реплик ДНК. Эти реплики оставались рядом с тем местом, где были произведены и объединялись друг с другом в крошечные наношарики. Для того чтобы точно определить положение каждого из них, было необходимо дать им уникальные "адреса".

Здесь к работе подключились доктор Че Хук Ли (Je Hyuk Lee) и аспирант Эван Догерти (Evan Daugharthy).

Молекулярные биологи добавляли в клетки четыре флуоресцентных красителя, каждый из которых соответствовал одному из четырёх нуклеотидов, составляющих цепочку ДНК. По расположению этих молекулярных "лампочек" исследователи определяли последовательность из 30 нуклеотидов, которых было достаточно для создания своеобразного паспорта исходной РНК.

В итоге с помощью электронного микроскопа учёные получили возможность буквально разглядеть "с высоты птичьего полёта" дислокацию 8742 генов одновременно, о чём они сообщили в статье, опубликованной в журнале Science.

Как сообщается в пресс-релизе Института Висса, для тестирования своего метода исследователи создали в чашке Петри имитацию раны и проследили дальнейшую миграцию и взаимодействие клеток. Оказалось, что на краю разрыва работают 12 из 6880 генов, активность которых либо гораздо больше, либо гораздо меньше, чем в тех клетках, которые не участвуют в процессе "заживления". Эксперимент наглядно показал, что таким способом можно обнаружить новые маркеры поражённой ткани, а также новые мишени для направленной молекулярной терапии.

Разработанный метод имеет большое значение для развития молекулярной биологии. Учёные надеются, что он поможет понять, как именно функционирует здоровая клетка и что становится причиной развития разнообразных болезней. В частности, с помощью FISSEQ исследователи надеются разобраться в причинах возникновения раковых заболеваний и найти способ их диагностирования на ранних стадиях. По мнению специалистов, ключом к успеху здесь станет понимание механизмов изменений во внутриклеточных и межклеточных взаимодействиях.

Кроме этого учёные рассчитывают увидеть, каким образом происходят трансформации в тканях в процессе эмбрионального развития и планируют построить трёхмерную карту нейронов головного мозга.

Вести.Ru

Фотогармошка 300х250
Аккерманская крепость
Адвокат