Новые невидимые белки просветили организм насквозь

Флуоресцирующие белки используют уже более четверти века, но изучение популярных биологических меток продолжается. Совсем недавно был сделан ещё один шаг к созданию более эффективных протеинов, которые могут "просветить" даже сквозь тело небольшого животного.

Известный всем биологам (и не только) зелёный флуоресцирующий белок (GFP) выделили из тканей медузы в 1962 году. Позже за это открытие учёным была вручена Нобелевская премия. Недавно российские генетики выяснили, зачем флуоресцирующий белок нужен в природе.

Однако наиболее важной функцией для науки по-прежнему остаётся возможность применения яркой метки для отслеживания различных биологических процессов, например экспрессии генов.

Ранее у учёных не было возможности заглянуть слишком глубоко в тело подопытных животных, так как видимый свет плохо проникает сквозь ткани, не давая рассмотреть работу "внутренних" клеток.

	Для сравнения показано изображение печени, "подсвеченной" зелёным (внизу) и инфракрасным (вверху) флуоресцентным белком (фото Shu et al.).

Теперь же группе биологов под руководством Роджера Цзяня (Roger Tsien) из университета Калифорнии в Сан-Диего (UCSD) удалось заставить зелёный белок светиться в инфракрасном диапазоне.

Для этого они изменили белок, который был выделен из бактерии Deinococcus radiodurans. Учёным было известно, что этот фитохром поглощает в дальней красной области спектра, а полученная энергия используется для передачи "сигналов включения" определённым генам.

Биологи решили направить её в новое русло. Они "отрезали" часть генетического кода белка и получили инфракрасный флуоресцирующий белок (infrared-fluorescent protein — IFP). Правда, светил он слабо. Чтобы усилить излучение, биологи подвергли белок принудительной мутации и отобрали наиболее перспективные образцы. Результат не заставил себя долго ждать, и вскоре была получена в четыре раза большая яркость.

Для того чтобы продемонстрировать возможности IFP, учёные создали аденовирус, который внедрял ген нового белка в клетки живого организма. В качестве подопытного органа была выбрана печень мыши. Биологи ввели вирус в вены хвоста и через пять дней получили инфракрасное свечение.

Изображение печени подопытной мыши, полученное с помощью метода флуоресцентной молекулярной томографии (fluorescence molecular tomography). Справа: положение "светящегося" органа в трёхмерном пространстве (фото Shu et al.).

Какой толк от невидимого для глаза излучения? Большой, пишут учёные. Инфракрасному излучению гораздо проще проникнуть сквозь ткани (а уж чем его детектировать – найдётся).

Это означает, что новая технология (которая, впрочем, всё ещё требует доработки) позволит отслеживать движение отдельных молекул в теле подопытных животных, а это поможет понять, как распространяются инфекции и опухоли, как работают нейроны в мозге.

Как уже было сказано, полученный результат можно улучшить, особенно если удастся "сдвинуть" свечение глубже в инфракрасную область. Цзянь считает, что это возможно, так как на данный момент известно около полутора тысяч различных белков бактерий, которые могли бы дать похожий результат.

У технологии явно большое будущее, но человеку пока ничего подобного "вживлять" не будут, заявляет Цзянь. Слишком уж высока вероятность последующих мутаций. Да и толщину тканей человека не сравнить с туловищем мелких животных. Для нынешнего белка человек всё ещё непреодолимое препятствие.