Het volgen van de beweging van eiwitten in cellen is cruciaal voor het begrijpen van verschillende cellulaire processen, waaronder signaalroutes, eiwittransport en organeldynamiek. Nanosensoren, dit zijn geconstrueerde deeltjes of moleculen die specifieke biologische gebeurtenissen kunnen detecteren en erover kunnen rapporteren, bieden krachtige hulpmiddelen voor het monitoren van de intracellulaire levering van eiwitten. Hier is een overzicht van hoe nanosensoren kunnen worden gebruikt om eiwitten te volgen en traceren:

1. Fluorescerende nanosensoren:

- Fluorescerende nanosensoren zijn speciaal ontworpen eiwitten of kleine moleculen die licht uitstralen bij binding aan het doeleiwit of de bijbehorende moleculen.

- Deze nanosensoren zijn genetisch gecodeerd of chemisch gesynthetiseerd om een ​​fluorofoor te bevatten, die bij opwinding een specifieke golflengte licht uitzendt.

- Door de nanosensor te fuseren met het betreffende eiwit of zijn bindingspartners kunnen onderzoekers de beweging van het eiwit binnen de cel visualiseren en volgen met behulp van fluorescentiemicroscopie.

- Verschillende fluorescerende nanosensoren kunnen worden gebruikt om de lokalisatie, interacties en dynamiek van eiwitten in levende cellen te monitoren.

2. Bioluminescente nanosensoren:

- Bioluminescente nanosensoren maken gebruik van enzymen die licht produceren door middel van chemische reacties.

- Deze nanosensoren zijn genetisch gemanipuleerd om luciferase of andere lichtgevende enzymen tot expressie te brengen, die licht genereren bij interactie met specifieke substraten of cofactoren.

- Door de nanosensor aan het doeleiwit te koppelen, kunnen onderzoekers de afgifte en lokalisatie van eiwitten volgen via bioluminescentiebeeldvorming.

- Bioluminescente nanosensoren zorgen voor realtime monitoring van de eiwitdynamiek in vivo of in diepe weefsels, waar lichtpenetratie beter is dan fluorescentie.

3. Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) nanosensoren:

- MRI-nanosensoren zijn deeltjes of contrastmiddelen die kunnen worden gedetecteerd en gevolgd met behulp van magnetische resonantiebeeldvorming (MRI)-technieken.

- Deze nanosensoren bevatten magnetische materialen, zoals nanodeeltjes van ijzeroxide, gadoliniumcomplexen of mangaanionen.

- Bij blootstelling aan een magnetisch veld genereren MRI-nanosensoren detecteerbare signalen waarmee onderzoekers de levering en lokalisatie van eiwitten in realtime kunnen visualiseren en volgen.

- MRI-nanosensoren zijn bijzonder nuttig voor het monitoren van de eiwitdynamiek in hele organismen of weefsels waar optische methoden beperkt zijn.

4. Quantum Dot-nanosensoren:

- Quantum dots zijn halfgeleider nanokristallen die unieke optische eigenschappen vertonen, waaronder instelbare fluorescentie-emissie en hoge helderheid.

- Quantum dot-nanosensoren kunnen worden gefunctionaliseerd met liganden of antilichamen die specifiek binden aan het doeleiwit.

- Door kwantumdots te conjugeren aan het eiwit van interesse, kunnen onderzoekers de eiwithandel, interacties en lokalisatie volgen met een hoge gevoeligheid en ruimtelijke resolutie.

- Quantum dot-nanosensoren maken het langdurig volgen en in beeld brengen van eiwitten in levende cellen mogelijk.

5. Surface Plasmon Resonance (SPR) nanosensoren:

- SPR-nanosensoren maken gebruik van het principe van oppervlakte-plasmonresonantie om eiwitinteracties in realtime te detecteren en te kwantificeren.

- Deze nanosensoren bestaan ​​uit een metaalfilm, zoals goud of zilver, bedekt met een dunne laag van een ligand of antilichaam dat specifiek bindt aan het doeleiwit.

- Wanneer het doeleiwit zich aan het nanosensoroppervlak bindt, veroorzaakt het een verschuiving in het SPR-signaal, dat kan worden gemeten en gekwantificeerd.

- SPR-nanosensoren worden gebruikt om eiwit-eiwitinteracties, eiwitbindingskinetiek en eiwitconformatieveranderingen op nanoschaal te monitoren.

Door gebruik te maken van nanosensoren kunnen onderzoekers op niet-invasieve wijze eiwitten in cellen volgen en traceren, wat waardevolle inzichten oplevert in de eiwithandel, signaalroutes en cellulaire dynamiek. De keuze van de nanosensor hangt af van het specifieke eiwit van interesse, de cellulaire omgeving en de gewenste beeld- of detectiemodaliteit.