Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Крио-электронная микроскопия: как увидеть больше

13.12.2010 Наука и жизнь

Ведущие мировые эксперты поделились с молодыми петербургскими учеными опытом в области одной из самых передовых разработок клеточной и молекулярной биологии.

Говоря о тех либо иных исследованиях и открытиях, мы довольно часто упускаем из виду приборы и те методы, благодаря которым ученые приобретают результаты. Инструментами науки и в двадцать первом веке смогут быть простая линейка, лупа либо калькулятор. Но нет ничего, что стоит на месте, и по сей день посредством ультрасовременных устройств возможно заметить и глубины космоса и отдельные атомы, каковые удалены от нас на миллионы километров.

  Действительно, пользоваться такими устройствами куда сложнее, чем лупой и линейкой.

Гельмут Гнэги показывает, как взять срез толщиной пара десятков нанометров (фото автора). Сердце криоультратома — острейший нож, снимающий узкую пленку (фото автора). Поперечный срез головы Caenorhabditis elegans полученный с применением способа криофиксации.

Эта свободноживущая нематода длиной около 1 мм в далеком прошлом стал любимым модельным объектом — первым многоклеточным организмом, чей геном был полностью расшифрован Слияние фагосомы, содержащей Mycobacterium tuberculosis (возбудитель туберкулеза) с лизосомой.Крио-электронная микроскопия: как увидеть больше Так микобактерии обманывают иммунную совокупность. (Nicole van der Wel and Peter J. Peters, Netherlands Cancer Institute, Amsterdam.) ‹ ›

Настоящий ученый все время чему-то обучается. Сравнительно не так давно в Ресурсном центре развития молекулярных и клеточных разработок СПбГУ прошла Школа «Способы крио-электронной микроскопии и пробоподготовки». научные сотрудники и Студенты под управлением ведущих мировых экспертов в области пробоподготовки обучались трудиться на сложнейших устройствах.

Само собой разумеется, за пара дней нереально освоить все методики, а вот осознать, как это трудится и какие конкретно изучения возможно проводить представленными способами,  — в полной мере.

Крио-электронная микроскопия сейчас — один из ведущих способов изучения в клеточной и молекулярной биологии. Нобелевская премия по химии в 2009 году была вручена Тому Стайцу, Венкатраману Рамакришнану и Аде Йонат за определение структур рибосомы как раз посредством крио-электронной микроскопии.

  Мембранный транспорт, за изучения которого присуждена Нобелевская премия по медицине и физиологии в текущем году Рэнди Шекману, Джеймсу Ротману и Томасу Зюдофу,  Сейчас кроме этого исследуется при помощи способов, о которых идет обращение.

Преимущество способа Токуясу, названного по имени ученого, что его создал — Киотеру Токуясу (Kiyoteru Tokuyasu), в том, что исследуемая ткань по окончании изготовления и обработки узких срезов сохраняет собственную иммуногенность, другими словами свойство чужеродного антигена привести к иммунному ответу организма. Интересующие исследователя биомолекулы возможно пометить антителами с наночастицами золота и после этого под микроскопом заметить распределение меченых молекул.

При работе на таком микроуровне, как внутреннее строение клетки, крайне важно не повредить объект, сохранить его начальную структуру. «Хорошие способы электронной микроскопии требуют применения особых веществ, фиксирующих агентов, каковые сшивают между собой белки. В этом случае обеспечивается хорошая сохранность примера, но такая обработка ведет к последовательности артефактов, к примеру, утраты межклеточных пространств.

Вследствие этого возрастает популярность фиксации при помощи замораживания объекта. При простых условиях заморозки вода формирует кристаллы льда, каковые повреждают пример. Существует пара подходов, разрешающих избежать кристаллизации.

Первый подход — применение веществ, мешающих замерзанию при низких температурах, к примеру, сахарозы, как в способе Токуясу. Второй подход — применение особых условий: повышенного давления и мгновенного охлаждения.

При таких условиях пример возможно заморожен в так именуемом «витрифицированном» состоянии в аморфном льду, в то время, когда кристаллическая решётка льда не успевает сформироваться и пример со всеми проходившими в нем процессами выясняется одномоментно зафиксирован. При крио-условиях из оказавшегося примера возможно сделать срезы, возможно заменить воду на органический растворитель. Наряду с этим максимально сохраняется как структура примера, так и его иммуногенность.

, если нужно изучить отдельные протеиновые комплексы, фаги, вирусы а также небольшие бактерии, возможно заморозить их полностью на особой сеточке, без необходимости изготовления срезов.  Это возможно принципиально важно, к примеру,  в определении механизма проникновения вируса в зависимости и клетку конформации поверхностных белков от таких факторов, как pH» , — разъяснил кое-какие тонкости крио-электронной микроскопии директор ресурсного центра кандидат биологических наук Павел Зыкин.

Одним из учителей Школы стала Галина Безнусенко, сотрудник Европейского университета онкологии в Милане.  «Криосрезы разрешают на ультраструктурном уровне создавать двойное и тройное мечение. Другими словами дабы охарактеризовать положение белка в клетке, возможно в один момент пометить и сам белок, и те компартменты, между которыми он перемещается, к примеру эндоплазматический ретикулюм и аппарат Гольджи.

При комнатной температуре это сделать сложно из-за необходимости сильной химической фиксации материала, что сокращает возможность распознавания этих белков своеобразным антителом. на данный момент такие изучения пользуются большим спросом, о чем свидетельствует и присужденная в текущем году Нобелевская премия по медицине и физиологии именно за изучение внутриклеточного транспорта.

Познание механизмов внутриклеточного транспорта нужно для изучения любого процесса, происходящего в организме, представления как как раз действуют те либо иные лекарственные препараты и из-за чего появляются заболевания, которые связаны с обменом веществ, —  поведала Галина о том, из-за чего криомикроскопические способы так серьёзны для медиков и биологов, —  к примеру, имеется такое серьёзное заболевание — муковисцидоз. В следствии мутации белок,  участвующий в транспорте ионов Cl через мембрану клетки, не выходит из эндоплазматического ретикулюма, что в итоге ведет к нарушению работы многих органов.

Имеется и другие заболевания, в базе которых лежит нарушение внутриклеточного транспорта. Исходя из этого так принципиально важно обладать самыми передовыми методиками, разрешающими изучать все эти процессы».

Оснащение ресурсного центра Галина Безнусенко оценила весьма высоко. Но отметила и последовательность недочётов — весьма плотное размещение оборудования, недочёт рабочих поверхностей для подготовительной работы. При работе с этими узкими во всех смыслах материями микроклимат, циркуляция воздуха, наличие свободных столов для работы, очень важны.

В случае если потоки воздуха направлены не так как необходимо, то весьма сложно взять хороший срез.

В работе Школы участвовал и Гельмут Гнэги (Helmut Gnaegi) — легенда ультратомии. В свое время, еще в 1970-е годы, он создал совокупность заточки алмазных ножей, каковые разрешают приобретать серийные срезы толщиной всего пара десятков нанометров. Гнэги продемонстрировал, как направляться обращаться с алмазными ножами и как приобретать с их помощью серийные срезы.

На фото:
3. Поперечный срез головы Caenorhabditis elegans полученный с применением способа криофиксации. Эта свободноживущая нематода длиной около 1 мм в далеком прошлом стал любимым модельным объектом — первым многоклеточным организмом, чей геном был полностью расшифрован, на C. elegans  были совершены изучения зеленого флуоресцентного белка, а примитивное устройство червя (взрослая особь складывается из всего лишь 952 клеток) стала примером для моделирования первого виртуального организма (Courtesy T. Muller-Reichert and Kent McDonald)
 

Создатель: Юлия Смирнова

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

Q & A numéro deux et champières — 30k SUB SPECIAL


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,