05 stycznia 2024 r
(Nanowerk w centrum uwagi!Naukowcy od dawna starali się rozszyfrować złożoną komunikację między organellami komórkowymi, która reguluje praktycznie wszystkie aspekty zdrowia i chorób człowieka. Mitochondria i lizosomy oddziałują poprzez przejściowe „miejsca kontaktu”, wymieniając niezbędne jony i cząsteczki, które kontrolują procesy od starzenia się do raka. Jednak wymiary w nanoskali i efemeryczny charakter tych miejsc utrudniają zrozumienie sposobu przepływu substancji między organellami, utrudniając wysiłki mające na celu manipulowanie tym przesłuchem w celach terapeutycznych. Jak podano w niedawnym artykule w Małe Struktury („Monitorowanie jonów w nanoskaliowych miejscach kontaktu błon międzyorganicznych w żywych komórkach”) badacze połączyli mikroskopię o super rozdzielczości i specjalnie skonstruowane bioczujniki jonowe, aby śledzić zmiany pH między mitochondriami i lizosomami podczas ich mikrosekundowych kontaktów. W ramach prac udostępniono pierwszy materiał filmowy w wysokiej rozdzielczości przedstawiający jony przepływające między organellami, jednocześnie demonstrując platformę do badania leków modulujących tę wymianę. Nowa technika może rzucić światło na długotrwałe tajemnice dotyczące komunikacji międzyorganelli i tego, jak reguluje ona los komórek. Może to umożliwić bezprecedensową kontrolę nad przesyłaniem komunikatów między przedziałami komórkowymi na potrzeby diagnostyki nowej generacji i leczenia chorób.
Projekt i charakterystyka optyczna H+ czuła sonda BDP-RhB. a) Schematyczny diagram projektu BDP-RhB do konwersji fluorescencji opartej na FRET w lizosomach. b) Widma fluorescencji sondy BDP-RhB (10.0 µM) w roztworach o różnych wartościach pH (3–10). c) Stosunek intensywności fluorescencji I582/I518 względem wartości pH. (Przedruk za zgodą Wiley-VCH Verlag)
Złamanie kodu komunikacyjnego organelli
Jako elektrownie organizmu dostarczające energię do procesów komórkowych, mitochondria muszą ściśle współpracować z organellami trawiennymi, takimi jak lizosomy, które rozkładają i przetwarzają biomolekuły. Styki umożliwiające ten przesłuch utrzymują się zaledwie przez mikrosekundy do milisekund, udaremniając wysiłki mające na celu uchwycenie dynamiki ich sygnalizacji. Techniki takie jak mikroskopia fluorescencyjna umożliwiają znakowanie organelli barwnikami, które zmieniają kolor w odpowiedzi na jony, takie jak H wrażliwy na pH+. Konwencjonalnym mikroskopom optycznym brakuje jednak rozdzielczości przestrzennej i czasowej umożliwiającej wizualizację kontaktów w skali nano i szybkich sygnałów przejściowych. Chociaż mikroskopy o super rozdzielczości i dużej szybkości mogą obecnie wykrywać granice organelli, brakowało specjalnie zaprojektowanych detektorów jonowych, które umożliwiłyby śledzenie szybkich wzajemnych oddziaływań chemicznych w tych punktach kontaktowych.Łączenie kropek za pomocą specjalistycznych trackerów jonowych
Aby wypełnić tę lukę, wspólny zespół badawczy z Chin opracował technologię H+ barwnik wskaźnikowy, który fluoryzuje na zielono lub czerwono w zależności od zmian pH. Sprzęgając ten barwnik „FRET” w celu ukierunkowania na lizosomy, grupa ujawniła obrzęk i zwiększoną kwasowość tych organelli podczas kontaktu z mitochondriami. Sugeruje to H+ jony mogą przenosić się z mitochondriów do lizosomów podczas ich mikrosekundowego spotkania. Warto zauważyć, że badacze zobrazowali żywe komórki za pomocą „mikroskopu ze strukturalnym oświetleniem” (SIM), którego rozdzielczość dwukrotnie przekracza konwencjonalne limity rozdzielczości. Przechwytując 2 klatek na sekundę, SIM dostarczył pierwsze filmy w skali nano przedstawiające organelle komunikujące się w żywych układach. Ilościowe określenie zmian w proporcjach fluorescencji niestandardowego barwnika pH umożliwiło następnie po raz pierwszy zmierzenie zakwaszenia organelli i przesłuchów między organellami.Badania przesiewowe leków w celu przechwytywania wiadomości organelli
Oprócz wyjaśnienia podstawowej biologii komunikacji międzyorganelli badacze opracowali algorytm zautomatyzowanej analizy obrazu w celu przeszukiwania kandydatów na leki wpływające na H.+ wymiana między mitochondriami i lizosomami. Algorytm sklasyfikował obrazy komórkowe na podstawie proporcji barwników fluorescencyjnych i kolokalizacji organelli, szybko określając ilościowo zmiany pH i stany kontaktu. Podczas przeglądu panelu leków stosowanych w szlakach autofagii, apoptozy i martwicy algorytm z powodzeniem dokonał stratyfikacji związków, które mają zwiększać lub zmniejszać zakwaszenie organelli. Dalsza optymalizacja uczenia maszynowego mogłaby umożliwić przystosowanie takich platform obrazowania do wysokowydajnych kampanii przesiewowych leków.Wyjaśnienie roli przekazywania organelli w chorobie
Oprócz narzędzi do badań biomedycznych, praca ta ma głębokie implikacje dla wyjaśnienia, w jaki sposób kontakty z organellami kontrolują równowagę między zdrowiem a chorobą. Naukowcy sugerują, że upośledzone zakwaszenie i wydłużone kontakty mitochondria-lizosom mogą stanowić wczesne zdarzenia chorobotwórcze prowadzące do raka i chorób neurodegeneracyjnych. Chociaż zaobserwowano, że punkty kontaktowe tworzą się, a następnie rozpuszczają między organellami, istniejące obrazowanie opóźnia się o kilka minut w stosunku do rzeczywistych zdarzeń sygnalizacyjnych. Przechwytując strumienie jonów w klatkach milisekundowych, nowa platforma może ujawnić, w jaki sposób organelle komunikują się, aby zapewnić sprawne funkcjonowanie komórek; i jak błędy w tej kodowanej wymianie powodują katastrofę. Oprócz filmowania tych nieuchwytnych kontaktów w akcji, możliwość farmakologicznego manipulowania przesłuchami może pobudzić nowe generacje leków modulujących jony – opracowanych w oparciu o przesyłanie wiadomości do organelli, a nie z grubsza ukierunkowanych na pojedyncze białka. Pozostaje jeszcze wiele pracy, aby rozszyfrować dialekty stosowane w różnych węzłach komunikacyjnych organelli w całej komórce. Jednak dzięki rozwiązaniu nanoskopowych wysłanników pośredniczących w tym ruchu pionierskie technologie takie jak ta oświetlają drogę.
– Michael jest autorem trzech książek wydanych przez Royal Society of Chemistry:
Nano-społeczeństwo: przekraczanie granic technologii,
Nanotechnologia: przyszłość jest malutka,
Nanoinżynieria: umiejętności i narzędzia czyniące technologię niewidoczną
copyright ©
Nanowerk spółka z ograniczoną odpowiedzialnością
Zostań autorem gościa Spotlight! Dołącz do naszej dużej i rosnącej grupy współpracownicy gościnni. Czy właśnie opublikowałeś artykuł naukowy lub masz inne ekscytujące odkrycia, którymi chcesz się podzielić ze społecznością nanotechnologiczną? Oto jak publikować na nanowerk.com.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64354.php
- :ma
- :Jest
- 10
- 12
- 31
- 32
- 7
- 8
- a
- zdolność
- Działania
- rzeczywisty
- przystosowany
- Starzenie się
- algorytm
- Wszystkie kategorie
- dozwolony
- an
- analiza
- i
- SĄ
- na około
- AS
- aspekty
- At
- autor
- zautomatyzowane
- b
- Bilans
- na podstawie
- podstawowy
- BE
- być
- za
- Berger
- pomiędzy
- Poza
- biologia
- biomedyczny
- pusty
- Książki
- Granice
- BRIDGE
- ale
- by
- Kampanie
- CAN
- Rak
- kandydatów
- zdobyć
- Przechwytywanie
- komórka
- Komórki
- komórkowy
- Centrum
- Zmiany
- chemiczny
- chemia
- Chiny
- sklasyfikowany
- dokładnie
- kodowane
- kolor
- połączony
- komunikować
- przyległy
- Komunikacja
- społeczność
- kompleks
- poczęty
- skontaktuj się
- łączność
- kontrola
- Konwencjonalny
- Konwersja
- koordynować
- mógłby
- zwyczaj
- Data
- spadek
- demonstrowanie
- W zależności
- wdrażane
- Wnętrze
- rozwinięty
- wydarzenia
- diagnostyka
- różne
- Wymiary
- choroba
- Zaburzenia
- lek
- Narkotyki
- podczas
- dynamika
- Wcześnie
- starania
- umożliwiać
- umożliwiając
- kończy się
- energia
- wzmocnione
- Era
- Błędy
- wydarzenia
- przekracza
- wymiana
- wymiana
- ekscytujący
- Przede wszystkim system został opracowany
- spodziewany
- FAST
- los
- filmowanie
- i terminów, a
- pierwszy raz
- pływ
- Płynący
- W razie zamówieenia projektu
- od
- funkcjonowanie
- dalej
- przyszłość
- szczelina
- generacja
- Pokoleń
- gif
- rządzi
- Zielony
- Zarządzanie
- Rozwój
- Gość
- Have
- Zdrowie
- Wysoki
- wysoka rozdzielczość
- W jaki sposób
- How To
- HTTPS
- Piasty
- człowiek
- oświetlać
- obraz
- Analiza obrazu
- zdjęcia
- Obrazowanie
- implikacje
- in
- Zwiększać
- Wskaźnik
- wpływanie
- interakcji
- IT
- przystąpić
- połączenie
- jpg
- właśnie
- Trzymać
- Brak
- brak
- duży
- prowadzący
- nauka
- Oświetlenie
- lubić
- Limity
- relacja na żywo
- życie
- logo
- długo
- długotrwały
- maszyna
- uczenie maszynowe
- Dokonywanie
- Może..
- mierzona
- wiadomości
- Michał
- Mikroskopia
- Środkowy
- milisekunda
- milisekund
- minuty
- mitochondria
- monitorowanie
- dużo
- musi
- Nazwa
- nanotechnologia
- Natura
- martwica
- neurodegeneracyjny
- Nowości
- Nowa platforma
- Następny
- szczególnie
- już dziś
- zauważony
- of
- on
- optymalizacja
- or
- Inne
- ludzkiej,
- koniec
- płyta
- Papier
- ścieżka
- dla
- pozwolenie
- PHP
- Pionierskość
- Rośliny
- Platforma
- Platformy
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- zwrotnica
- power
- elektrownie
- sonda
- procesów
- głęboki
- obiecuje
- Białka
- pod warunkiem,
- publikować
- opublikowany
- wydawca
- Popychanie
- szybki
- szybko
- raczej
- stosunek
- niedawny
- Czerwony
- szczątki
- Zgłoszone
- reprezentować
- Badania naukowe
- Badacze
- Rozkład
- rozwiązać
- rozwiązywanie
- odpowiedź
- czuły
- Ujawnił
- Rola
- królewski
- naukowy
- Naukowcy
- Ekran
- pokaz
- druga
- widzieć
- Share
- Sygnały
- TAK
- pojedynczy
- Witryny
- umiejętności
- płynnie
- Społeczeństwo
- Rozwiązania
- poszukiwany
- Przestrzenne
- specjalista
- prędkość
- reflektor
- Zjednoczone
- Z powodzeniem
- taki
- sugerować
- Wskazuje
- Dostawa
- Przełącznik
- systemy
- cel
- kierowania
- zespół
- technika
- Techniki
- Technologies
- Technologia
- niż
- że
- Połączenia
- Przyszłość
- ich
- następnie
- Terapeutyczny
- Te
- to
- trzy
- Przez
- poprzez
- wydajność
- czas
- do
- narzędzia
- śledzić
- trackery
- ruch drogowy
- przenieść
- zabiegi
- zrozumienie
- bez precedensu
- Odsłonięto
- Nowości
- URL
- wartość
- Wartości
- różnorodny
- Przeciw
- Filmy
- prawie
- wyobrażać sobie
- istotny
- Droga..
- DOBRZE
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- który
- Podczas
- w
- Praca
- jeszcze
- ty
- Twój
- zefirnet