Исследователи из рабочей группы по наноскопии в Рубионе, Центральном отделе ионных пучков и радионуклидов в RUB, сообщили о своих выводах в журнале ACS Nano.
Первый шаг
Белковые комплексы, размер которых значительно меньше 250 нанометров, не могут быть подробно описаны с помощью методов световой микроскопии. Чтобы найти способ, рабочая группа RUB объединила микроскопию истощения стимулированной эмиссии (STED) со сканирующей микроскопией ионной проводимости (SICM)..
STED-микроскопия позволяет анализировать распределение белков с высоким разрешением. SICM облегчает зондирование клеточной мембраны с высоким разрешением. Соответственно, мы смогли связать распределение клеточного белка актина с наноструктурой клеточной мембраны», - объясняет Филипп Хагеманн, научный сотрудник рабочей группы. «Наши результаты представляют собой первый шаг к анализу структуры поверхности с высоким разрешением., то есть биохимическая организация клетки и окружающей ее мембраны», - уточняет доктор Патрик Хаппель, глава рабочей группы по наноскопии.
Понимание роли клеточной мембраны
Клеточная мембрана представляет собой жировой слой, покрывающий каждую клетку и тем самым отделяющий ее от окружающей среды. Для связи с окружающей средой клетки имеют ряд различных белков, встроенных в клеточную мембрану и передающих внешние раздражители внутрь клетки. «То, как белки организованы в клеточной мембране, как меняется их положение и как организованы эти изменения, еще не до конца изучено», - говорит Хаппель. Белки в клеточной мембране, а также сама клеточная мембрана являются важными факторами в этом процессе, поскольку клетки меняют свое положение во время заживления ран, в процессе развития, а также при образовании метастазов рака. Исследователи называют этот процесс миграцией.
Несмотря на то, что миграция клеток различается между различными типами клеток, одним общим аспектом является расширение клеточной мембраны в направлении движения. Внутри организма мигрирующие клетки должны проходить через чрезвычайно узкие промежутки между другими клетками. Это возможно только в том случае, если клетка сильно деформирована, а адгезионные комплексы образуются на переднем крае клетки и отрываются на заднем. Взаимодействие этих биохимических и биофизических процессов до сих пор почти не изучено на молекулярном уровне, поскольку не существует метода, способного отслеживать этот динамический процесс с высоким разрешением в течение длительного периода времени.
Запланировано устройство из двух частей
«Мы последовательно записывали данные с помощью различных устройств. Таким образом, мы смогли продемонстрировать, что наш метод позволяет проводить новые анализы», - объясняет Астрид Геспер, исследователь с докторской степенью в рабочей группе.
Чтобы облегчить анализ в живых клетках, команда планирует разработать комбинированный инструмент на следующем этапе. «Комбинация обоих методов сделает транспортные процессы видимыми в деталях, что также играет решающую роль для целевого применения лекарств с помощью наночастиц», - заключает Патрик Хаппель.