Istraživački tim na čelu sa biohemičarem profesorom Helgeom Eversom sa Freie UniversitA¤t Berlin razvio je novu tehniku za oslobađanje posredovano svetlošću i istraživanje proteina u živim ćelijama. Tehnika koristi laserski puls za kontrolu oslobađanja označenih proteinskih molekula unutar ćelije, omogućavajući da se funkcija molekula jasnije posmatra. Tim veruje da ovaj metod ima širok spektar potencijalnih primena u budućim naučnim istraživanjima.
Na najjednostavnijem nivou, proteini se mogu shvatiti kao male mašine – veličine samo milioniti deo milimetra – koje su odgovorne za obavljanje većine funkcija u našim ćelijama. U pokušaju da bolje razume ove proteine, Evers grupa na Institutu za hemiju i biohemiju Slobodnog univerziteta u Berlinu razvila je metod pomoću kojeg se bolje posmatra ćelijska funkcija na molekularnom nivou.
Mikroskopija sa jednim molekulom, odnosno, sposobnost posmatranja pojedinačnih molekula, uveliko je doprinela našem razumevanju određenih mehanizama koji se odvijaju unutar ćelija, na primer, kako se genetski materijal kopira. Međutim, jedan problem sa ovom tehnologijom do danas je da svaka ćelija sadrži hiljade kopija svakog proteina. Ovo otežava pojedinačno praćenje proteina da bi se istražila njihova funkcija u kontekstu ćelije, čak i kada su označeni bojom.
Evers i njegov istraživački tim su sada razvili novu tehniku koja omogućava naučnicima da posmatraju odabrani broj označenih proteina u isto vreme. Tehnika funkcioniše tako što se označeni proteini vezuju za Golgijev aparat – organelu koja se nalazi u svim biljnim i životinjskim ćelijama – koristeći poseban protein. Kratak, kontrolisan puls svetlosti zatim prekida ovu vezu, omogućavajući da se neki od proteina transportuju do mesta u ćeliji gde obavljaju svoju funkciju.
„Ova nova tehnika predstavlja proboj u proučavanju pojedinačnih proteina u ćelijama. Sa samo kratkim svetlosnim impulsom, možemo na kontrolisan način osloboditi pojedinačne molekule u ćelijama i na taj način bolje posmatrati njihovu funkciju“, objašnjava Evers, koji vodi istraživačka grupa na Freie UniversitA¤t.
Dr Purba Kashiap, ćelijski biolog sa Freie UniversitA¤t Berlin i prvi autor studije, naglašava: „Kada smo videli da možemo da kontrolišemo broj proteina koji se oslobađaju variranjem intenziteta laserskog zraka, znali smo da je naš tehnika bi mogla imati širok spektar primena i biti od velike pomoći drugim istraživačima.“
Detalji tehnike, koju je razvila radna grupa na Freie UniversitA¤t zajedno sa drugim laboratorijama u Berlinu, Hamburgu i Tokiju, objavljeni su u najnovijem izdanju Nature Methods.
„Ova metoda je sada dobro uspostavljena u tri različite laboratorije. Pokazala se kao veoma robusna i već smo u kontaktu sa nekoliko strana koje su zainteresovane za njene naučne primene“, kaže Evers. Potencijalne buduće oblasti primene uključuju manipulisanje funkcijama proteina u inficiranim ćelijama ili u pojedinačnim ćelijama živih organizama, a da ne pominjemo opšta poboljšanja koja ova tehnika predstavlja za istraživanja koja zahtevaju direktno posmatranje pojedinačnih proteina i njihovih funkcija.
„Na primer, sposobnost da manipulišemo tačno koliko se proteina oslobađa omogućiće nam da izbrojimo tačno koliko mutiranih receptora je potrebno da bi se ćelija nekontrolisano reprodukovala, na primer, kod bolesti kao što je rak.
Evers i njegov tim već prave planove za implementaciju ove tehnike sa spoljnim partnerima, kao i za dalji razvoj, „Berlin je važno središte za istraživanja optogenetike – polje koje istražuje kako se svetlost može koristiti za rešavanje bioloških problema. I oduševljeni smo što smo uspeli tako efikasno da sarađujemo sa profesorom Endrjuom Plestedom (Humbolt-UniversitA¤t zu Berlin) i dr Markusom Tejlorom (Maks Plank institut za biologiju infekcija).“
Radne grupe su zajedno uspele da pokažu kako se nova tehnika može koristiti za obnavljanje funkcionalnosti proteina u imunim ćelijama sa genetskim defektima. Saradnja sa drugim radnim grupama imaće za cilj da se nova metoda primeni u praksi kod voćnih mušica u bliskoj budućnosti.
