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 (“Pemantauan Ion di Situs Skala Nano Kontak Membran Antarorganel dalam Sel Hidup”), 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
Selain alat untuk penelitian biomedis, penelitian ini memiliki implikasi besar dalam menjelaskan bagaimana kontak organel mengontrol keseimbangan antara kesehatan dan penyakit. Para peneliti berpendapat bahwa gangguan pengasaman dan perpanjangan kontak mitokondria-lisosom mungkin mewakili peristiwa patogenik awal yang menyebabkan kanker dan gangguan neurodegeneratif. Meskipun titik kontak telah diamati terbentuk dan kemudian larut di antara organel, pencitraan yang ada tertinggal beberapa menit dibandingkan peristiwa sinyal sebenarnya. Dengan menangkap fluks ion dalam bingkai milidetik, platform baru ini menjanjikan untuk mengungkap bagaimana organel berkomunikasi untuk menjaga sel berfungsi dengan lancar; dan bagaimana kesalahan dalam pertukaran kode ini memicu bencana. Selain memfilmkan tindakan kontak yang sulit dipahami ini, kemampuan untuk memanipulasi crosstalk secara farmakologis dapat memacu generasi baru obat modulasi ion – yang disusun melalui pesan organel dibandingkan secara kasar menargetkan protein tunggal. Masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk memecahkan kode dialek yang digunakan pada pusat komunikasi organel berbeda di seluruh sel. Namun dengan menyelesaikan masalah nanoscopic yang memediasi lalu lintas ini, teknologi pionir seperti ini dapat membuka jalan.
– 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