Bardzo wysoka rozdzielczość obrazowania białek
Aby sprawdzić, kiedy powstają białka oraz gdzie się przemieszczają w obrębie komórki, naukowcy wykorzystują fluorescencyjne molekuły świecące w świetle ultrafioletowym. W tym celu powszechnie stosuje się białko zielonej fluorescencji (GFP), pierwotnie wyizolowane z gatunku meduzy, który od 160 milionów lat świeci się na zielono. Aby białko zaczęło świecić na zielono, badacze dodają GFP do końcówki molekuły białka w procesie zwanym znakowaniem. Ponieważ znacznik może zakłócać funkcje białka, celem finansowanego ze środków UE projektu GECCCCA (Genetic encoding and click chemistry with copper-chelating azides for super-resolution imaging of proteins) było opracowanie nowej, alternatywnej metody wizualizacji białek w wysokiej rozdzielczości pod mikroskopem świetlnym. Organiczne fluofory to malutkie (nawet 100 razy mniejsze niż GFP) molekuły przypominające barwnik, które mogą "barwić" białka poprzez emitowanie kolorowego światła. Ponieważ białka składają się z powtarzających się jednostek aminokwasów, w ramach projektu GECCCCA opracowano sposób zastępowania pojedynczego aminokwasu w obrębie białka zawierającego barwnik. Zespołowi projektowemu udało się to osiągnąć poprzez zmianę sekwencji genetycznej białka tak, aby uwzględnić sztuczny aminokwas, który nie występuje w naturze. Następnie, do sztucznego aminokwasu dodano barwnik w drodze reakcji chemicznej wzorowanej na naturalnym procesie, która polega na łączeniu małych molekuł. W celu sprawdzenia innowacyjnej metody zespół projektowy GECCCCA zabarwił liczne białka włókienkowe pomagające zachować strukturę komórki (aktynę i wimentynę) przy użyciu barwnika fluoroforowego. W tym celu zidentyfikowano w obrębie każdego białka pozycję aminokwasu, który można zastąpić sztucznym aminokwasem bez wpływu na funkcję białka. Następnie, zmodyfikowano mechanizm wytwarzania białek w komórce tak, aby mógł rozpoznawać sztuczny aminokwas, a po jego wytworzeniu połączyć go z barwnikiem. Zespół wprowadził również usprawnienia w systemie obrazowania, aby umożliwić wizualizację najdrobniejszych szczegółów struktury każdego włókna aktynowego i wimentynowego w przedziałach komórkowych. Projekt GECCCCA umożliwi znaczne usprawnienie wizualizacji białek w żywych komórkach.
Słowa kluczowe
Białka, barwniki molekularne, mikroskop świetlny, organiczne fluofory, sztuczne aminokwasy