Investigadores del Centro de Biosensor e Imágenes Moleculares (MBIC) de la Universidad Carnegie Mellon están aumentando el brillo de un grupo de sondas fluorescentes llamadas fluoromódulos que se utilizan para monitorear las actividades biológicas de proteínas individuales en tiempo real. Este último avance mejora su tecnología fluormodule al hacer que brille un orden de magnitud más brillante que las proteínas fluorescentes típicas. Los nuevos módulos fluorados son de cinco a siete veces más brillantes que la proteína fluorescente verde mejorada (EGFP), un desarrollo que abrirá nuevas vías para la investigación.

En un artículo publicado en línea en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , Los investigadores de MBIC presentan una nueva clase de tintes fluorogénicos basados ​​en dendrones llamados "dyedrons, "que amplifican la señal emitida por sus fluoromódulos.

"Al utilizar conceptos tomados de la química, los mismos conceptos utilizados en cosas como puntos cuánticos y células solares de captación de luz, pudimos crear una estructura que actúa como una antena, intensificando la fluorescencia de todo el fluoromódulo, "dijo Marcel Bruchez, profesor asociado de investigación de química y director del programa MBIC.

Los fluoromódulos de MBIC están compuestos por un tinte llamado fluorógeno y una proteína activadora de fluorógeno (FAP). La FAP se expresa genéticamente en una célula y se une a una proteína de interés, donde permanece oscuro hasta que entra en contacto con su fluorógeno asociado. Cuando la proteína y el tinte se unen, el complejo emite un resplandor fluorescente, permitiendo a los investigadores rastrear fácilmente la proteína en la superficie celular y dentro de las células vivas. Los fluoromódulos son únicos en el sentido de que no necesitan lavarse para un etiquetado específico, vienen en un espectro de colores, y son más fotoestables que otras proteínas fluorescentes.

Para hacer más brillantes los módulos fluorados, los investigadores amplificaron la señal de una de sus sondas existentes. Tomaron uno de sus fluorógenos estándar, verde malaquita, y lo combinó con otro tinte llamado Cy3 en un complejo que los investigadores llamaron "dyedron". El dyedron se basa en un tipo especial de estructura en forma de árbol llamado dendron, con una molécula de verde malaquita actuando como tronco y varias moléculas Cy3 actuando como ramas.

Los dos tintes tienen espectros de emisión y absorción superpuestos (Cy3 generalmente emite energía en una longitud de onda en la que el verde de malaquita absorbe energía) y esta superposición permite que los tintes transfieran energía entre sí de manera eficiente. Cuando las moléculas de tinte Cy3 se excitan con una fuente de luz, como un láser, inmediatamente "donan" su energía de excitación al verde malaquita, potenciando la señal que emite el verde malaquita.

Cada dyedron tiene aproximadamente 1-2 nanómetros y un tamaño de 3000 g / mol. El muy brillante, pero muy pequeño, Las partículas de colorante permiten a los investigadores ampliar su investigación de imágenes de células vivas. Previamente, al realizar experimentos de microscopía utilizando proteínas fluorescentes, fluoromódulos y tintes fluorescentes, si los investigadores quisieran aumentar el brillo, aumentarían la intensidad del láser utilizado para visualizar las proteínas o marcarían la proteína en estudio con numerosas copias de la etiqueta fluorescente. Ambos métodos tenían el potencial de alterar la biología del sistema en estudio, ya sea a través de la energía más intensa proveniente del láser o del aumento de peso causado por las múltiples etiquetas agregadas a la proteína. El nuevo enfoque proporciona una única etiqueta de proteína compacta con una mejora de la señal proporcionada al aumentar solo modestamente la molécula de tinte objetivo.

Los investigadores de MBIC están utilizando actualmente módulos fluorados para estudiar proteínas en la superficie celular, y espero llevar la tecnología al interior de las células en un futuro próximo. Adicionalmente, estarán creando dyedrons para sus otros complejos de tinte / FAP existentes.