(PhysOrg.com) -- Alle levende cellen hebben een brandstof nodig om te functioneren:adenosinetrifosfaat (ATP), de cel "benzine". Het detecteren van ATP in cellen kan onderzoekers helpen bij het observeren van energetische fysiologische processen, zoals signaalcascades of transportprocessen. Verder, ATP-depletie is gerelateerd aan bepaalde ziekten, zoals de ziekte van Parkinson en ischemie (beperkte bloedstroom in weefsels).

Een team onder leiding van Michael S. Strano van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (VS) heeft nu een gevoeliger, hogere resolutie, en robuustere methode voor de detectie van ATP. Zoals de wetenschappers in het tijdschrift rapporteren Angewandte Chemie , de methode is gebaseerd op koolstofnanobuisjes.

ATP wordt meestal gedetecteerd door middel van de luciferase-assay. Luciferasen zijn enzymen die worden gebruikt in vuurvliegjes en andere bioluminescente organismen om licht te produceren. Ze gebruiken zuurstof om een ​​substraat genaamd luciferine om te zetten in oxyluciferine, die vervolgens verder reageert om licht te produceren. Bepaalde luciferasen gebruiken ATP voor hun reacties. De luciferase-assay die momenteel wordt gebruikt, is complex, tijdrovend, en lijdt aan een slechte signaal-ruisverhouding.

Het MIT-team heeft nu een variant van het luciferase-protocol ontwikkeld:ze bevestigden de luciferase aan koolstofnanobuisjes. In deze vorm wordt het enzym gemakkelijk door cellen opgenomen. In aanwezigheid van luciferine en ATP, oxyluciferine wordt zoals gewoonlijk gevormd, die fluorescentie veroorzaakt. Wat in dit geval interessant is, is dat koolstofnanobuisjes normaal gesproken fluoresceren in het nabij-infrarood (nIR) spectrale gebied; dit wordt echter proportioneel gedoofd door de toevoeging van ATP aan de luciferasereactie. Waarom? “Zoals het is gevormd, het product oxyluciferine hecht zich stevig aan het nanobuisje, ’, legt Strano uit. "Elektronen worden van de nanobuis naar de oxyluciferine overgebracht, zodat de koolstofnanobuis zelf niet meer kan fluoresceren." De vermindering van de nIR-fluorescentie is gemakkelijk te detecteren en dient als een indicator voor de ATP-concentratie.

“Onze nieuwe sensor is zeer selectief voor ATP, ’ vervolgt Strano. "We waren in staat om het te gebruiken om de verandering in ATP-concentratie in tijd en ruimte in een celcultuur te observeren."