Mikrobiolozi i biofizičari sa Univerziteta u Bonu razvili su metodu koja čini proces visoke propusnosti za posmatranje molekula pet puta bržim, omogućavajući da se stekne uvid u do sada nepoznate ćelijske funkcije.
UV zraci mogu izazvati mutacije u našoj DNK, što potencijalno može dovesti do raka. Međutim, ljudsko telo ima odbrambeni mehanizam koji može da primeni. „Oštećenje naše DNK aktivira molekule koji je brzo popravljaju, idealno pre nego što se ćelija podeli i oštećenje se proširi“, objašnjava Koen Martens sa Instituta za mikrobiologiju i biotehnologiju Univerziteta u Bonu. Ipak, niko ne zna tačno koliko brzo funkcioniše ova funkcija popravke ćelija, nešto što Martens sada želi da sazna.
To je, međutim, lakše reći nego učiniti, pošto metode koje se do sada koriste nisu dovoljno moćne da precizno prate pojedinačne molekule. „Praćenje jedne čestice podrazumeva obeležavanje molekula fluorescentnom svetlošću, pretvarajući ga u neku vrstu sijalice“, objašnjava Martens.
„Potom snimamo stotine fotografija u sekundi pomoću mikroskopa visoke rezolucije. Naša ‘sijalica’ osvetljava molekul u tami ćelije, omogućavajući nam da ga posmatramo i pratimo njegovo kretanje tokom vremena. To nam omogućava da izmerimo njegov difuziju i kako ona interaguje sa drugim ćelijskim komponentama.“
Gledajući praznine između molekula i razdaljine koje pređe jedan molekul od jedne fotografije do druge, istraživači mogu reći da li se čestice slobodno kreću unutar ćelije ili su u interakciji sa drugim molekulima.
Što se tiče popravke DNK, ovo ukazuje na to kada enzimi obavljaju svoj posao popravke — kada su u interakciji sa DNK — i kada su „u mirovanju“, tj. slobodno difunduju unutar ćelije.
Međutim, metoda ima jedan nedostatak. „Teško je pratiti više molekula u isto vreme“, objašnjava Martens. „Kada im se putevi ukrste ili su previše blizu, dobijate dve sijalice koje se spajaju, zapravo. Tada je nemoguće identifikovati njihovo kretanje.“
Dakle, do sada su mikrobiolozi morali da proučavaju molekule jedan za drugim u dugotrajnom procesu koji je previše dugotrajan da bi posmatrali molekule koji popravljaju DNK „na delu“. U stvari, praćenje pojedinačnih čestica trenutno traje duže od samog procesa popravke.
Da bi rešio problem, Martens je kreirao deo softvera za ubrzavanje procesa visoke propusnosti. TARDIS (skraćeno od „vremenska analiza relativnih rastojanja”) sprovodi sveobuhvatnu analizu rastojanja između lokacija, odnosno položaja molekula na pojedinačnim fotografijama, sa sve većim vremenskim kašnjenjem. Rad je objavljen u časopisu Prirodne metode.
Umesto da se fokusira na pojedinačne tačke kao ranije, on posmatra ceo niz kretanja unutar ćelije i na taj način ispituje sve molekule istovremeno. „TARDIS čini proces merenja najmanje pet puta bržim bez gubitka informacija“, kaže Martens.
To znači da sada može da posveti pažnju preostalom delu svog istraživačkog projekta, koristeći TARDIS za detaljnije proučavanje procesa uključenih u popravku DNK. „Posebno sam zainteresovan da istražim koliko je lako ili teško popraviti određene vrste oštećenja i koliko je DNK oštećena specifičnom dozom UV zračenja ili hemikalija“, kaže Martens.
