Biofysici van het Moscow Institute of Physics and Technology hebben de krachten gebundeld met collega's uit Frankrijk en Duitsland om een ​​nieuw fluorescerend eiwit te creëren. Naast gloeien wanneer bestraald met ultraviolet en blauw licht, het is buitengewoon klein en stabiel onder hoge temperaturen. De auteurs van het artikel, gepubliceerd in het tijdschrift Fotochemische en fotobiologische wetenschappen , geloven dat het eiwit vooruitzichten biedt voor fluorescentiemicroscopie. Deze techniek wordt gebruikt in onderzoek naar kanker, infectieziekten, en orgaanontwikkeling, onder andere.

Fluorescentiemicroscopie is een methode voor het bestuderen van levend weefsel dat afhankelijk is van geïnduceerde luminescentie. Na blootstelling aan laserstraling op een bepaalde golflengte, sommige eiwitten zenden licht uit op een andere golflengte. Deze geïnduceerde "gloed" kan worden geanalyseerd met behulp van een speciale microscoop. Onderzoekers voegen dergelijke fluorescerende eiwitten via genetische manipulatie toe aan andere eiwitten om deze zichtbaar te maken voor de microscoop en om hun gedrag in cellen te observeren. Fluorescentiemicroscopie bleek zo wetenschappelijk waardevol dat één Nobelprijs werd toegekend voor zijn ontdekking, gevolgd door een andere om de nauwkeurigheid van de methode radicaal te verbeteren.

Tot nu toe, de fluorescerende eiwitten die voor dergelijke waarnemingen werden gebruikt, hadden verschillende gebreken. Ze waren kwetsbaar voor hitte, redelijk omvangrijk, en gloeide alleen in aanwezigheid van zuurstof.

"Voor een ding, ons eiwit is thermostabieler dan zijn analogen:het denatureert pas bij 68 graden Celsius, " zei de hoofdauteur van het artikel, Vera Nazarenko van het MIPT Laboratory of Structural Analysis and Engineering of Membrane Systems. "Het is ook miniatuur, terwijl de meeste van de momenteel gebruikte fluorescerende eiwitten nogal omvangrijk zijn. Daarbovenop, het kan licht uitstralen in afwezigheid van zuurstof."

Het team identificeerde het eiwit met deze opmerkelijke eigenschappen oorspronkelijk in de cellen van een thermofiele bacterie, dat wil zeggen, een die leeft in omgevingen met hoge temperaturen, zoals warmwaterbronnen. De onderzoekers hebben vervolgens een DNA-sequentie genetisch gemanipuleerd die het fluorescerende segment van het eiwit reproduceerde, maar niet de andere delen, waardoor het molecuul groter zou worden.

Door het gen dat voor het eiwit codeert in de cellen van een andere bacterie te introduceren, Escherichia coli, het team veranderde het in een fabriek die het fluorescerende eiwit met unieke eigenschappen massaal produceerde.

Onderzoekers die de processen bestuderen die in levende cellen plaatsvinden, wachten al heel lang op een eiwit dat deze cruciale eigenschappen combineert. Door het in cellen te introduceren, ze kunnen nu essentiële gegevens over celleven en dood verkrijgen. Om een ​​paar toepassingen te noemen, fluorescentiemicroscopie wordt gezien als een van de beste instrumenten om het mechanisme achter het ontstaan ​​en de ontwikkeling van kwaadaardige tumoren te onderzoeken. Het is ook nuttig voor onderzoek naar celsignalering en orgaanontwikkeling.

De eiwitten die eerder in fluorescentiemicroscopie werden gebruikt, waren omvangrijk en thermisch onstabiel, beperkingen stellen aan de methode. Met dank aan het MIPT-team, dat obstakel is weggenomen.