Los investigadores han desarrollado proteínas fluorescentes que pueden controlarse con luz naranja y verde. Estas proteínas ayudarán a estudiar los procesos en las células vivas. Los resultados fueron publicados en Métodos de la naturaleza .

Las proteínas fluorescentes emiten luz visible intensa con longitudes de onda que van desde 390 a 700 nm. Las funciones naturales de tales proteínas son diversas; por ejemplo, Algunas especies de medusas usan manchas verdes fluorescentes para atraer pequeños organismos que sirven de alimento. Las propiedades ópticas de ciertas proteínas fluorescentes se pueden controlar con luz. Por ejemplo, tales proteínas se pueden activar y desactivar, y por lo tanto se denominan intercambiables. Las proteínas fluorescentes conmutables se utilizan ampliamente en un nuevo grupo de métodos llamados microscopía de fluorescencia de superresolución (nanoscopía), que permite la obtención de imágenes de estructuras intracelulares extremadamente detalladas. En la actualidad, Los científicos generalmente usan irradiación azul o violeta para tal microscopía, que es altamente tóxico para las células ya que altera su fisiología normal e incluso puede causar la muerte.

"Fuimos los primeros en crear proteínas fluorescentes fotoconmutables con propiedades ópticas que se pueden controlar usando luz verde y naranja en lugar de radiación azul violeta. La ventaja de esto es un daño mínimo a las células. Usamos nuevas proteínas para observar cambios en el citoesqueleto en células vivas". tiempo extraordinario, "explicó Aleksandr Mishin, Doctor, investigador principal del Instituto Shemyakin-Ovchinnikov de Química Bioorgánica de la Academia de Ciencias de Rusia, que encabezó el proyecto RSF.

Para crear tales proteínas fluorescentes, los científicos los alteraron mediante mutagénesis dirigida y aleatoria a través de la reacción en cadena de la polimerasa. Luego, los científicos clonaron proteínas y seleccionaron las de mejor rendimiento utilizando un microscopio. Los autores analizaron los resultados de experimentos llevados a cabo por otros biólogos y determinaron cómo el microambiente del cromóforo (el residuo de aminoácido aromático responsable de la absorción de la luz en la proteína) debe ser alterado para que sea capaz de realizar la fotoconmutación.

Sin embargo, el resultado esperado tiene efectos secundarios, incluyendo brillo reducido de la proteína. Los investigadores utilizaron mutagénesis aleatoria para encontrar mutaciones adicionales, que compensa los efectos secundarios del método al tiempo que conserva la mutación objetivo.

Las proteínas se denominan proteínas informadoras, ya que actúan como "espías" dentro de las células. Están unidos a otras proteínas que luego se pueden rastrear en una célula viva. La información detallada obtenida de este modo se puede utilizar en ciencia básica o investigación biomédica. Por ejemplo, las células tumorales en pacientes con cáncer exhiben alteraciones dramáticas de la movilidad celular y cambios estructurales dinámicos en el citoesqueleto, un cadáver en el citoplasma de una célula viva. Mientras tanto, La investigación de estos procesos en células vivas mediante nanoscopía es difícil debido a la irradiación excesivamente intensa de las muestras. por lo que es necesario utilizar métodos menos tóxicos para el organismo.

Los autores utilizaron su desarrollo para realizar microscopía de superresolución RESOLFT. Las proteínas tienen una característica importante:su fotoconmutación es muy eficiente, lo que significa que la fluorescencia se puede encender y apagar en milisegundos. Esto no se adapta a todos los métodos de microscopía. En algunos casos, la alta velocidad solo será una molestia. En RESOLFT, el ciclo de encendido y apagado se repite muchas veces para los puntos adyacentes que se escanean con rayos láser. Cuanto mejor sea el tiempo de conmutación de una etiqueta fluorescente, cuanto más rápido se pueda obtener la imagen completa, ya que el cambio de fotos en cada punto requiere menos tiempo.

"Las proteínas fluorescentes que creamos permitirán la microscopía de súper resolución sin dañar la célula viva, que abre oportunidades para estudiar procesos dinámicos dentro de la célula, ", Concluyó Aleksandr Mishin.