05. januar 2024
(Žarišče Nanowerk) Znanstveniki že dolgo skušajo razvozlati kompleksno komunikacijo med celičnimi organeli, ki uravnavajo skoraj vse vidike človekovega zdravja in bolezni. Mitohondriji in lizosomi medsebojno delujejo prek prehodnih "kontaktnih mest" ter izmenjujejo vitalne ione in molekule, ki nadzorujejo procese od staranja do raka. Vendar so nanometrske dimenzije in minljiva narava teh mest onemogočile razumevanje pretakanja snovi med organeli, kar ovira prizadevanja za manipulacijo tega preslušavanja za terapevtske namene. Zdaj, kot poroča nedavni članek v Majhne konstrukcije ("Spremljanje ionov na nanometrskih mestih stika medorganelne membrane v živih celicah"), so raziskovalci združili mikroskopijo visoke ločljivosti in namensko izdelane ionske biosenzorje za sledenje spremembam pH med mitohondriji in lizosomi med njihovimi mikrosekundnimi stiki. Delo razkriva prve visokoločljive posnetke ionov, ki tečejo med organeli, hkrati pa prikazuje platformo za pregledovanje zdravil, ki modulirajo to izmenjavo. Nova tehnika obljublja, da bo osvetlila dolgoletne skrivnosti o medorganelni komunikaciji in o tem, kako ta upravlja celično usodo. To bi lahko omogočilo brez primere nadzor nad sporočanjem med celičnimi oddelki za naslednjo generacijo diagnostike in zdravljenja bolezni.
Zasnova in optična karakterizacija H+ odzivna sonda BDP-RhB. a) Shematski diagram zasnove BDP-RhB za pretvorbo fluorescence na osnovi FRET v lizosomih. b) Fluorescenčni spektri sonde BDP-RhB (10.0 µM) v raztopinah z različnimi pH vrednostmi (3–10). c) Razmerje med intenzivnostjo fluorescence I582/I518 glede na pH vrednost. (Ponatisnjeno z dovoljenjem Wiley-VCH Verlag)
Razbijanje komunikacijske kode organelov
Kot telesne elektrarne, ki oskrbujejo energijo za celične procese, se morajo mitohondriji tesno usklajevati s prebavnimi organeli, kot so lizosomi, ki razgrajujejo in reciklirajo biomolekule. Stiki, ki omogočajo ta presluh, vztrajajo le mikrosekunde do milisekunde, kar onemogoča prizadevanja za zajemanje njihove signalne dinamike. Tehnike, kot je fluorescenčna mikroskopija, omogočajo označevanje organelov z barvili, ki spremenijo barvo kot odgovor na ione, kot je na pH občutljiv H+. Toda običajnim optičnim mikroskopom primanjkuje prostorske in časovne ločljivosti za vizualizacijo stikov v nanometru in hitrih prehodnih signalov. Medtem ko lahko mikroskopi z visoko ločljivostjo in visoko hitrostjo zdaj razrešijo meje organelov, manjkajo namenski ionski detektorji za sledenje hitremu kemičnemu medsebojnemu delovanju na teh kontaktnih točkah.Združevanje točk s specializiranimi sledilci ionov
Da bi premostili to vrzel, je skupna raziskovalna skupina iz Kitajske razvila H+ indikatorsko barvilo, ki fluorescira zeleno ali rdeče, odvisno od sprememb pH. S konjugacijo tega barvila "FRET" na ciljne lizosome je skupina razkrila otekanje in povečano kislost v teh organelih, ko so prišli v stik z mitohondriji. To nakazuje H+ ioni se lahko prenesejo iz mitohondrijev v lizosome med njihovim mikrosekundnim srečanjem. Predvsem so raziskovalci slikali žive celice na "mikroskopu s strukturirano osvetlitvijo" (SIM), ki presega običajne meje ločljivosti za 2-krat. Z zajemom 12 sličic na sekundo je SIM zagotovil prve videoposnetke organelov, ki komunicirajo v živih sistemih, na nanometru. Kvantificiranje sprememb v fluorescenčnih razmerjih barvila po meri pH je nato omogočilo prvič merjenje zakisanja organelov in preslušavanja med organeli.Presejalna zdravila za prestrezanje sporočil organelov
Razen tega, da so razjasnili osnovno biologijo medorganelne komunikacije, so raziskovalci razvili avtomatiziran algoritem za analizo slike za pregled kandidatov za zdravila, ki vplivajo na H.+ izmenjava med mitohondriji in lizosomi. Algoritem je razvrstil celične slike na podlagi razmerij fluorescentnih barvil in kolokalizacije organelov, hitro kvantificiral spremembe pH in kontaktna stanja. Pri pregledu skupine zdravil za pot avtofagije, apoptoze in nekroze je algoritem uspešno stratificiral spojine, za katere se pričakuje, da bodo povečale ali zmanjšale zakisanje organelov. Z nadaljnjo optimizacijo strojnega učenja bi lahko takšne platforme za slikanje prilagodili visoko zmogljivim kampanjam presejanja zdravil.Osvetlitev vloge sporočanja organelov pri bolezni
Poleg orodij za biomedicinske raziskave ima delo globoke posledice za razjasnitev, kako stiki organelov nadzorujejo ravnovesje med zdravjem in boleznijo. Raziskovalci menijo, da oslabljeno zakisanje in podaljšani stiki mitohondrijev in lizosomov lahko predstavljajo zgodnje patogene dogodke, ki vodijo do raka in nevrodegenerativnih motenj. Medtem ko so opazili, da se kontaktne točke oblikujejo in nato raztapljajo med organeli, je obstoječe slikanje nekaj minut zaostajalo za dejanskimi signalnimi dogodki. Nova platforma obljublja, da bo z zajemanjem ionskih tokov z milisekundnimi sličicami razkrila, kako organeli komunicirajo, da celice nemoteno delujejo; in kako napake v tej kodirani izmenjavi sprožijo katastrofo. Poleg snemanja teh izmuzljivih stikov v akciji bi zmožnost farmakološkega manipuliranja preslušavanja lahko spodbudila nove generacije zdravil za modulacijo ionov – zasnovanih s sporočanjem organelov in ne z grobim ciljanjem na posamezne proteine. Ostaja še veliko dela za dekodiranje narečij, ki so razporejena v različnih komunikacijskih vozliščih organelov po celici. Toda z reševanjem nanoskopskih odposlancev, ki posredujejo ta promet, pionirske tehnologije, kot je ta, osvetljujejo pot.
– Michael je avtor treh knjig Royal Society of Chemistry:
Nano-družba: potiskanje meja tehnologije,
Nanotehnologija: Prihodnost je drobnain
Nanoinženiring: Spretnosti in orodja, zaradi katerih je tehnologija nevidna
Copyright ©
Nanowerk LLC
Postanite avtor Spotlight gosta! Pridružite se naši veliki in rastoči skupini gostujoči sodelavci. Ste pravkar objavili znanstveni članek ali imate kakšen zanimiv razvoj, ki bi ga delili z nanotehnološko skupnostjo? Tukaj je opis, kako objaviti na nanowerk.com.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64354.php
- :ima
- : je
- 10
- 12
- 31
- 32
- 7
- 8
- a
- sposobnost
- Ukrep
- dejanska
- prilagojeno
- Staranja
- algoritem
- vsi
- dovoljene
- an
- Analiza
- in
- SE
- okoli
- AS
- vidiki
- At
- Avtor
- Avtomatizirano
- b
- Ravnovesje
- temeljijo
- Osnovni
- BE
- bilo
- zadaj
- Berger
- med
- Poleg
- biologija
- biomedicina
- prazno
- knjige
- Meje
- MOST
- vendar
- by
- Kampanje
- CAN
- rak
- kandidati
- zajemanje
- Zajemanje
- celica
- Celice
- celični
- center
- Spremembe
- kemijske
- kemija
- Kitajska
- razvrščeni
- tesno
- kodirano
- barva
- kombinirani
- komunicirajo
- komuniciranje
- Komunikacija
- skupnost
- kompleksna
- zasnovani
- kontakt
- kontakti
- nadzor
- konvencionalne
- Pretvorba
- koordinate
- bi
- po meri
- Datum
- zmanjša
- dokazuje
- Odvisno
- razporejeni
- Oblikovanje
- razvili
- razvoju
- diagnostika
- drugačen
- dimenzije
- bolezen
- Motnje
- drog
- Droge
- med
- dinamika
- Zgodnje
- prizadevanja
- omogočajo
- omogočanje
- konča
- energija
- okrepljeno
- Era
- napake
- dogodki
- presega
- Izmenjava
- izmenjava
- zanimivo
- obstoječih
- Pričakuje
- FAST
- Usoda
- snemanje
- prva
- prvič
- Pretok
- Teče
- za
- iz
- delovanje
- nadalje
- Prihodnost
- vrzel
- generacija
- generacije
- gif
- vlada
- Zelen
- skupina
- Pridelovanje
- Gost
- Imajo
- Zdravje
- visoka
- visoke ločljivosti
- Kako
- Kako
- HTTPS
- Pesta
- človeškega
- osvetlitev
- slika
- analiza slike
- slike
- slikanje
- posledice
- in
- Povečajte
- Kazalec
- vplivati
- interakcijo
- IT
- pridružite
- skupno
- jpg
- samo
- Imejte
- Pomanjkanje
- primanjkuje
- velika
- vodi
- učenje
- Razsvetljava
- kot
- Meje
- v živo
- živi
- logo
- Long
- dolgotrajno
- stroj
- strojno učenje
- Izdelava
- Maj ..
- izmerjena
- sporočanje
- Michael
- Mikroskopija
- Bližnji
- milisekunde
- milisekund
- min
- mitohondriji
- spremljanje
- veliko
- morajo
- Ime
- nanotehnologija
- Narava
- nekroza
- nevrodegenerativno
- Novo
- Nova platforma
- Naslednja
- predvsem
- zdaj
- opazovana
- of
- on
- optimizacija
- or
- Ostalo
- naši
- več
- plošča
- Papir
- pot
- za
- Dovoljenje
- PHP
- Pionirstvo
- rastline
- platforma
- Platforme
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- točke
- moč
- elektrarne
- Sonda
- Procesi
- globok
- Obljublja
- Beljakovine
- če
- objavijo
- objavljeno
- Založnik
- Potiskanje
- hitro
- hitro
- precej
- razmerje
- nedavno
- Rdeča
- ostanki
- Prijavljeno
- predstavljajo
- Raziskave
- raziskovalci
- Resolucija
- reševanje
- reševanje
- Odgovor
- odziven
- Razkrito
- vloga
- royal
- znanstveno
- Znanstveniki
- Zaslon
- pregled
- drugi
- glej
- Delite s prijatelji, znanci, družino in partnerji :-)
- signali
- DA
- sam
- Spletna mesta
- spretnosti
- gladko
- Društvo
- rešitve
- Predlogi
- prostorsko
- specialist
- hitrost
- Spotlight
- Države
- Uspešno
- taka
- predlagajte
- Predlaga
- dobavi
- Preklop
- sistemi
- ciljna
- ciljanje
- skupina
- tehnika
- tehnike
- Tehnologije
- Tehnologija
- kot
- da
- O
- Prihodnost
- njihove
- POTEM
- Terapevtsko
- te
- ta
- 3
- skozi
- vsej
- pretočnost
- čas
- do
- orodja
- sledenje
- sledilci
- Prometa
- prenos
- tretmaji
- razumevanje
- brez primere
- Razkrije
- posodobitve
- URL
- vrednost
- Vrednote
- različnih
- Proti
- Video posnetki
- praktično
- vizualizirati
- ključnega pomena
- način..
- Dobro
- kdaj
- ki
- medtem
- z
- delo
- še
- jo
- Vaša rutina za
- zefirnet