05 Januari 2024
(Spotlight Nanowerk) Para ilmuwan telah lama berupaya memecahkan kode komunikasi kompleks antara organel seluler yang mengatur hampir semua aspek kesehatan dan penyakit manusia. Mitokondria dan lisosom berinteraksi melalui “situs kontak” sementara, bertukar ion dan molekul penting yang mengontrol proses dari penuaan hingga kanker. Namun dimensi skala nano dan sifat fana dari situs-situs ini telah menggagalkan pemahaman tentang bagaimana zat mengalir antar organel, sehingga menghambat upaya untuk memanipulasi crosstalk ini untuk tujuan terapeutik. Sekarang, seperti yang dilaporkan dalam makalah terbaru di Struktur Kecil (“Ion Monitoring at Nanoscale Sites of Interorganelle Membrane Contact in Living Cells”), para peneliti telah menggabungkan mikroskop resolusi super dan biosensor ion yang dibuat khusus untuk melacak perubahan pH antara mitokondria dan lisosom selama kontak mikrodetik. Karya ini mengungkap rekaman ion-ion berdefinisi tinggi pertama yang mengalir di antara organel, sekaligus mendemonstrasikan platform untuk menyaring obat-obatan yang memodulasi pertukaran ini. Teknik baru ini menjanjikan untuk mengungkap misteri lama seputar komunikasi antarorganel dan bagaimana hal itu mengatur nasib sel. Hal ini dapat memungkinkan kontrol yang belum pernah terjadi sebelumnya atas pengiriman pesan antar kompartemen seluler untuk diagnostik dan pengobatan penyakit generasi berikutnya.
Desain dan karakterisasi optik H+ probe responsif BDP-RhB. a) Diagram skema desain BDP-RhB untuk konversi fluoresensi berbasis FRET di lisosom. b) Spektrum fluoresensi probe BDP-RhB (10.0 µM) dalam larutan dengan berbagai nilai pH (3–10). c) Rasio antara intensitas fluoresensi I582/I518 versus nilai pH. (Dicetak ulang dengan izin dari Wiley-VCH Verlag)
Memecahkan kode komunikasi organel
Sebagai pembangkit listrik tubuh yang memasok energi untuk proses seluler, mitokondria harus berkoordinasi erat dengan organel pencernaan seperti lisosom yang menguraikan dan mendaur ulang biomolekul. Kontak yang memungkinkan terjadinya crosstalk ini hanya bertahan selama mikrodetik hingga milidetik, sehingga menggagalkan upaya untuk menangkap dinamika sinyalnya. Teknik seperti mikroskop fluoresensi memungkinkan penandaan organel dengan pewarna yang mengubah warna sebagai respons terhadap ion seperti H yang sensitif terhadap pH.+. Namun mikroskop optik konvensional tidak memiliki resolusi spasial dan temporal untuk memvisualisasikan kontak skala nano dan sinyal transien cepat. Meskipun mikroskop resolusi super dan kecepatan tinggi kini dapat menentukan batas-batas organel, detektor ion yang dibuat khusus masih kurang untuk melacak interaksi kimia yang cepat pada titik-titik kontak ini.Menggabungkan titik-titik dengan pelacak ion khusus
Untuk menjembatani kesenjangan ini, tim peneliti gabungan dari Tiongkok mengembangkan H+ pewarna indikator yang berfluoresensi hijau atau merah tergantung pada perubahan pH. Dengan mengkonjugasikan pewarna “FRET” ini untuk menargetkan lisosom, kelompok tersebut mengungkapkan pembengkakan dan peningkatan keasaman pada organel ini ketika bersentuhan dengan mitokondria. Hal ini mengisyaratkan H+ ion dapat berpindah dari mitokondria ke lisosom selama pertemuan mikrodetik. Khususnya, para peneliti mencitrakan sel hidup pada “mikroskop iluminasi terstruktur” (SIM) yang melebihi batas resolusi konvensional sebanyak 2 kali lipat. Menangkap 12 frame per detik, SIM menyediakan video organel berskala nano pertama yang berkomunikasi dalam sistem kehidupan. Mengukur perubahan rasio fluoresen pewarna pH khusus kemudian memungkinkan pengasaman organel dan crosstalk antar organel diukur untuk pertama kalinya.Skrining obat untuk mencegat pesan organel
Selain menjelaskan biologi dasar komunikasi antarorganel, para peneliti mengembangkan algoritma analisis gambar otomatis untuk menyaring kandidat obat yang mempengaruhi H.+ pertukaran antara mitokondria dan lisosom. Algoritme ini mengklasifikasikan gambar seluler berdasarkan rasio pewarna fluoresen dan kolokalisasi organel, yang dengan cepat mengukur perubahan pH dan status kontak. Saat menyaring panel obat jalur autophagy, apoptosis dan nekrosis, algoritma berhasil membuat stratifikasi senyawa yang diharapkan dapat meningkatkan atau menurunkan pengasaman organel. Pengoptimalan pembelajaran mesin lebih lanjut dapat membuat platform pencitraan tersebut disesuaikan dengan kampanye pemeriksaan obat dengan throughput tinggi.Menerangi peran pesan organel dalam penyakit
Beyond tools for biomedical research, the work has profound implications for elucidating how organelle contacts control the balance between health and disease. The researchers suggest impaired acidification and elongated mitochondria-lysosome contacts may represent early pathogenic events leading to cancer and neurodegenerative disorders. While contact points have been observed forming then dissolving between organelles, existing imaging lagged minutes behind the actual signaling events. By capturing ion fluxes with millisecond frames, the new platform promises to expose how organelles communicate to keep cells functioning smoothly; and how errors in this coded exchange triggers catastrophe. As well as filming these elusive contacts in action, the ability to pharmacologically manipulate crosstalk could spur new generations of ion modulating drugs – conceived by organelle messaging rather than crudely targeting single proteins. Much further work remains to decode the dialects deployed at different organelle communication hubs throughout the cell. But by resolving the nanoscopic envoys that mediate this traffic, pioneering technologies like this are lighting the way.
– Michael adalah penulis tiga buku oleh Royal Society of Chemistry:
Masyarakat Nano: Mendorong Batas Teknologi,
Nanoteknologi: Masa Depan Mungil, dan
Nanoengineering: Keterampilan dan Peralatan Membuat Teknologi Tak Terlihat
Hak Cipta ©
Nanowerk LLC
Menjadi penulis tamu Spotlight! Bergabunglah dengan grup kami yang besar dan terus berkembang kontributor tamu. Apakah Anda baru saja menerbitkan makalah ilmiah atau memiliki perkembangan menarik lainnya untuk dibagikan dengan komunitas nanoteknologi? Berikut adalah cara mempublikasikan di nanowerk.com.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64354.php
- :memiliki
- :adalah
- 10
- 12
- 31
- 32
- 7
- 8
- a
- kemampuan
- Tindakan
- sebenarnya
- disesuaikan
- Penuaan
- algoritma
- Semua
- diizinkan
- an
- analisis
- dan
- ADALAH
- sekitar
- AS
- aspek
- At
- penulis
- Otomatis
- b
- Saldo
- berdasarkan
- dasar
- BE
- menjadi
- di belakang
- Berger
- antara
- Luar
- biologi
- biomedis
- kosong
- Buku-buku
- batas-batas
- JEMBATAN
- tapi
- by
- Kampanye
- CAN
- Kanker
- calon
- menangkap
- Menangkap
- sel
- Sel
- selular
- pusat
- Perubahan
- kimia
- kimia
- Tiongkok
- tergolong
- rapat
- berkode
- warna
- bergabung
- menyampaikan
- berkomunikasi
- Komunikasi
- masyarakat
- kompleks
- dikandung
- kontak
- kontak
- kontrol
- konvensional
- Konversi
- mengkoordinasikan
- bisa
- adat
- Tanggal
- mengurangi
- menunjukkan
- Tergantung
- dikerahkan
- Mendesain
- dikembangkan
- Perkembangan
- diagnostik
- berbeda
- ukuran
- Penyakit
- gangguan
- obat
- Obat-obatan
- selama
- dinamika
- Awal
- upaya
- aktif
- memungkinkan
- berakhir
- energi
- ditingkatkan
- Era
- kesalahan
- peristiwa
- melebihi
- Pasar Valas
- bertukar
- menarik
- ada
- diharapkan
- FAST
- nasib
- syuting
- Pertama
- pertama kali
- aliran
- Mengalir
- Untuk
- dari
- berfungsi
- lebih lanjut
- masa depan
- celah
- generasi
- Generasi
- gif
- mengatur
- Hijau
- Kelompok
- Pertumbuhan
- Tamu
- Memiliki
- Kesehatan
- High
- high-definition
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- How To
- HTTPS
- Hub
- manusia
- menerangi
- gambar
- analisis gambar
- gambar
- Pencitraan
- implikasi
- in
- Meningkatkan
- Indikator
- mempengaruhi
- berinteraksi
- IT
- ikut
- bersama
- jpg
- hanya
- Menjaga
- Kekurangan
- kurang
- besar
- terkemuka
- pengetahuan
- Penerangan
- 'like'
- batas
- hidup
- hidup
- logo
- Panjang
- lama
- mesin
- Mesin belajar
- Membuat
- Mungkin..
- diukur
- pesan
- Michael
- Mikroskopi
- Tengah
- mili detik
- milidetik
- menit
- Mitokondria
- pemantauan
- banyak
- harus
- nama
- нанотехнологии
- Alam
- nekrosis
- neurodegeneratif
- New
- Platform Baru
- berikutnya
- terutama
- sekarang
- diamati
- of
- on
- optimasi
- or
- Lainnya
- kami
- lebih
- panel
- kertas
- jalan
- untuk
- izin
- PHP
- Kepeloporan
- tanaman
- Platform
- Platform
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- poin
- kekuasaan
- pembangkit listrik
- penyelidikan
- proses
- mendalam
- menjanjikan
- Protein
- disediakan
- menerbitkan
- diterbitkan
- penerbit
- Mendorong
- cepat
- cepat
- agak
- perbandingan
- baru
- Merah
- sisa
- Dilaporkan
- mewakili
- penelitian
- peneliti
- Resolusi
- menyelesaikan
- menyelesaikan
- tanggapan
- responsif
- Terungkap
- Peran
- kerajaan
- ilmiah
- ilmuwan
- Layar
- penyaringan
- Kedua
- melihat
- Share
- sinyal
- YA
- tunggal
- Situs
- keterampilan
- lancar
- Masyarakat
- Solusi
- dicari
- spasial
- spesialis
- kecepatan
- lampu sorot
- Negara
- berhasil
- seperti itu
- menyarankan
- Menyarankan
- menyediakan
- Beralih
- sistem
- target
- penargetan
- tim
- teknik
- teknik
- Teknologi
- Teknologi
- dari
- bahwa
- Grafik
- Masa depan
- mereka
- kemudian
- Terapeutik
- Ini
- ini
- tiga
- Melalui
- di seluruh
- keluaran
- waktu
- untuk
- alat
- jalur
- pelacak
- lalu lintas
- transfer
- perawatan
- pemahaman
- belum pernah terjadi sebelumnya
- Meluncurkan
- Pembaruan
- URL
- nilai
- Nilai - Nilai
- berbagai
- Lawan
- Video
- sebenarnya
- membayangkan
- vital
- Cara..
- BAIK
- ketika
- yang
- sementara
- dengan
- Kerja
- namun
- kamu
- Anda
- zephyrnet.dll