Yeni beyin görüntüleme tekniği canlı dokularda, hayvanlarda...

Yeni beyin görüntüleme tekniği canlı dokularda, hayvanlarda protein sentezini haritalamaktadır.

Columbia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bilimsel toplumda uzun süredir devam eden bir hedef olan yüksek çözünürlük ve minimum rahatsızlık ile canlı sistemlerde karmaşık protein metabolizmasını görselleştirmek için önemli bir adım attı.

ACS Kimyasal Biyoloji'de yayınlanan yakın tarihli bir çalışmada, ekip yeni proteinlerin nerede üretildiğini ve eski proteinlerin canlı dokular ve hayvanların içinde nerede parçalandığını gösteren bir ışık mikroskobu yöntemi bildirdi.

Proteinler yaşamdaki çoğu biyolojik fonksiyonu taşırlar. Biyologlar uzun zamandır canlı organizmaların metabolik aktivitesinin gerektirdiği gibi yeni proteinlerin üretildiğini ve eski proteinlerin zamanla yok edildiğini öğrendiler. Birçok karmaşık fizyolojik ve hastalık süreci, protein sentezini ve uzay ve zamanda bozulmayı içerir. Örneğin, uzun süreli bellek oluşumu, belirli nöronlarda aktiviteye bağlı protein sentezini gerektirirken, yıkıcı Huntington hastalığı, etkilenen hücrelerin protein bozulma yollarını sıklıkla bozar.

Bununla birlikte, teknik olarak, protein metabolizmasını özellikle canlı sistemler için noninvaziv ve küresel (yani proteom) bir şekilde görselleştirmek çok zordur. Radyoaktif amino asitleri kullanan önceki yöntemlerin ölü örneklerle çalışması gerekir. Görüntüleme kütle spektrometrisi invazivdir, dolayısıyla canlı sistemlerle uyumlu değildir. Doğal olmayan amino asitleri kullanan floresan bazlı teknikler genellikle hücrelerin fizyolojik olmayan fiksasyonunu gerektirir.

Bu sorunu çözmek için ekip yeni bir kimyasal etiketleme ve fiziksel tespit kombinasyonundan yararlandı. Spesifik olarak, uyarılmış Raman saçılımı (SRS) mikroskopisi adı verilen yeni bir lazer tabanlı tekniği, döteryumlanmış amino asitlerin (D-AA) hücrenin doğal protein sentez makineleri ile metabolik etiketlemesi ile birleştirdiler.

Özel olarak hazırlanmış D-AA'larda, normal hidrojen atomlarının yerini, daha ağır kütleleri dışında, hidrojenle neredeyse aynı fiziksel-kimyasal özellikler gösteren döteryum atomları alır. Karbon döteryum bağı gerildiğinde, benzersiz bir 'frekansta (hücrelerin içindeki doğal moleküllerden farklı olarak) bir Raman saçılma sinyali üretir.

Eklenen D-AA'lar üzerine inşa edilen yeni sentezlenmiş proteinler daha sonra SRS tarafından karbon döteryum bağlarından gelen eşsiz titreşim imzasıyla spesifik olarak tespit edilebilir. Bu yöntemi kullanarak ekip, daha önceki bir PNAS yayınında bildirildiği gibi canlı hücrelerde yeni sentezlenmiş proteinin görüntülenmesini göstermiştir.

Ekip, akımın SRS'yi D-AA'ların metabolik etiketlemesi ile eşleştirme kavramını önemli ölçüde genişlettiğini belirtti. Protein sentezini izlemenin yanı sıra, bu teknik önceden mevcut proteinlere atfedilen metil grubunun (CH3) sinyal bozulmasını izleyerek protein bozulmasını da araştırabilir. Dahası, karmaşık protein dinamiklerinin klasik nabız kovalamaca analizinden esinlenilerek, iki renkli nabız kovalamaca görüntüleme, tüm D-AA koleksiyonunun rasyonel olarak farklı titreşimsel imzalara sahip iki yapısal olarak farklı alt sete bölünmesiyle gerçekleştirildi. Bu şekilde ekip, canlı hücrelerde mutant avcılık proteinlerinin agregat oluşumunun ilerleme dinamiklerini araştırdı.

Yeni beyin görüntüleme tekniği canlı dokularda, hayvanlarda protein sentezini harita görüntüleme.

Columbia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bilimsel toplumda uzun süredir devam eden bir hedef olan yüksek çözünürlük ve minimum rahatsızlık ile canlı sistemlerde karmaşık protein metabolizması görselleştirmek için önemli bir adım attı. ACS Kimyasal Biyoloji'de ayrıntılı bir şekilde, ekip yeni proteinlerin nerede üretildiğini ve eski proteinlerin canlı dokular ve hayvanların içinde nerede parçalandığını gösteren bir ışık mikroskobu yöntemi bildirdi.

Proteinler yaşamdaki etkiler biyolojik işlev taşırlar. Biyologlar uzun zamandır canlı organizmaların metabolik aktivitesinin gerektirdiği gibi yeni proteinlerin üretildiğini ve eski proteinlerin zamanla yok edildiğini öğrendiler. Karmaşık karmaşık fizyolojik ve hastalık süreci, protein sentezini ve uzay ve zamanda bozulmayı içerir. Gerekli, uzun süreli bellek oluşumu, belirli protein sentezini gerektirirken, yıkıcı Huntington hastalığı, olası hücrelerin protein bozulma yollarını açar bozar.

Noninvaziv ve küresel (yani proteom) bir arada görselleştirmek çok zordur. Radyoaktif amino asitleri kullanarak önceki yöntemlerin ölü örneklerle çalışması gerekir. Görüntüleme kütle spektrometrisi invazivdir, bunun canlı sistemlerle uyumlu değildir. Doğal olmayan amino asitleri kullanarak fizyolojik olmayan fiksasyonunu gerektirir.

Bu sorunu çözmek için ekip yeni bir kimyasal etiketleme ve fiziksel tespit çözümundan faydalandı. Spesifik olarak, uyarılmış Raman saçılımı (SRS) mikroskopisi adı verilen yeni bir lazer tabanlı tekniği, amino asitlerin (D-AA) hücrenin doğal protein sentez makineleri ile metabolik etiketlemesi ile birleştirdiler.

Özel olarak hazırlanan D-AA'larda, normal hidrojen atomlarının yerini, daha ağır kütleleri dışında, hidrojenle mevcut aynı fiziksel-kimyasal özellikleri gösteren döteryum atomları alır. Karbon döteryum bağı gerisinde, benzersiz bir 'frekansta (hücrelerin bulunduğu doğal moleküllerden farklı olarak) bir Raman saçılma sinyali içindir.

SRS tarafından karbon döteryum bağlarından gelen benzersiz titreşim imzasıyla spesifik olarak tespit edilebilir. Bu hücreyi kullanarak, daha önceki bir PNAS yayınında bildirilecek gibi canlı hücrelerde yeni sentezlenmiş proteinin kullanılmasını içerir.

Ekip, akımın SRS'yi D-AA'ların metabolik etiketlemesi ile eşleştirme kavramını önemli ölçüde genişlettiğini belirtti. Protein sentezini izlemenin yanı sıra, bu teknik önceden mevcut proteinlere atfedilen metil grubunun (CH3) sinyal bozulmasını izleyerek protein bozulmasını da seçebilirbilir. Dahası, karmaşık protein dinamiklerinin klasik nabız kovalamaca analizinden esinlenerek, iki renkli nabız kovalamaca görüntüleme, tüm D-AA koleksiyonunun rasyonel olarak farklı titreşimsel imzalara sahip iki yapısal olarak farklı alt sete bölünmeye başlayacak. Bu şekilde ekip, canlı hücrelerde mutant avcılık proteinlerinin anlaşması oluşumunun ilerleme dinamiklerini araştırdı.

Makale kaynağı: Hüseyin Türkmaya ( Facebook)

Kaynak: https://health-innovations.org/2015/02/05/new-neuroimaging-technique-maps-protein-synthesis-in-living-tissues-animals/

#beyin görüntüleme tekniği # hayvanlarda protein sentezi