Mikrobiologi nofotografējuši šūnu inficēšanās ar HIV procesu
Apskatīt komentārus (0)
28.05.2012
Šodien eksistē vairāki mikroskopijas veidi, kas ļauj vērot un pētīt mikropasaules objektu uzbūvi. Pirmie optiskie mikroskopi radās 16. gadsimta beigās un uz vairākiem gadsimtiem kļuva par biologu darbības pamatinstrumentu, lai varētu pētīt dzīvos organismus. To izšķirtspēja ir puse no paša īsākās gaismas viļņa garuma aptuveni 200 300 nanometri. Šis ierobežojums kavē šūnu iekšējo procesu izpēti, jo vairums elektronisko mikroskopu nav spējīgi strādāt ar dzīvām šūnām.
Biologu grupa no Pastēra institūta Parīzē (Francija) Kristofa Cimmera vadībā pārvarēja šo ierobežojumu ar speciāli iezīmētu tagu palīdzību, kas sastāv no četrām aminoskābēm un fluorescējošā oglekļa molekulām, kuru starošanu nolasa ar speciālu fotolokalizējošu mikroskopu (PALM).
Cimmera grupas metodika darbojas šādi. Pētāmās šūnas vai vīrusa genomā ievieto īsas nukleotīdu secības, kas to piespiež dažās olbaltumvielās ielikt astes - četru aminoskābju tagus. Tās netraucē dzīvības funkcijām, turklāt kalpo par enkuru fluorescējošās vielas molekulām, kas pirms eksperimenta tiek ievadīta šūnā vai barojošā vidē.
Novērojot šūnu, PALM mikroskops to apstaro ar īsiem lāzerimpulsiem, kas ieslēdz un izslēdz mirgojošā pigmenta izlases šūnas. Gaismas jutīgie raidītāji fiksē no šūnām izlidojošos fotonus un speciāls algoritms no vairākiem tūkstošiem zibšņu, ko ierosināja apstarošana ar lāzeru, izveido ārkārtīgi precīzu šūnas attēlu.
Cimmers un viņa kolēģi šo metodi adaptēja, lai novērotu HIV. Viņi molekulu integrāzei pievienoja aminoskābju tagus speciālu fermentu, kas vīrusa DNS ievieto tā upura hromosomā. Katra vīrusa daļa satur no 100 līdz 200 šīs olbaltumvielas kopiju, kas palielina izredzes atklāt katru vīrusu šūnas inficēšanas brīdī.
Biologi pagatavoja šķīdumu no daļēji savāktām un pilnām HIV vīrusa daļām ar tajās ievietotiem aminoskābju tagiem un mēģināja izpētīt ar PALM mikroskopu. Metodika izrādījās veiksmīga zinātnieki varēja ieraudzīt gan nelielus pussavāktus vīrusus 50 nanometru diametrā, gan pilnu HIV daļu garenos konusus 112 nanometru garumā.
Pēc tam zinātnieki pievērsās vīrusa daļu novērošanai dzīvā šūnā. Šajā nolūkā viņi izaudzēja nelielu skaitu iezīmētu HIV konusu, ar tiem inficēja dažas imūnsistēmas šūnas un šim procesam sekoja, izmantojot fotolokalizējošo mikroskopu. Novērojumu laikā biologiem izdevās fiksēt šūnas inficēšanās hroniku un izpētīt šī procesa dinamiku.
Kā jau varēja sagaidīt, vairums HIV daļu koncentrējās šūnas kodola apvalka rajonā, kas ir molekulu integrāzes un visa vīrusa kopumā galvenais mērķis. Pēc biologu aprēķiniem, viņiem izdevās sasniegt 30 nanometru lielu rezolūciju, kas vairākas reizes pārsniedz labāko optisko mikroskopu rezolūciju.
Mikroskopa augstā izšķirtspēja ļāva Cimmeram un viņa kolēģiem pārbaudīt, vai vīruss savu apvalku kapsīdu nomet uzreiz pēc iekļūšanas šūnā vai tikai tad, kad ir piestiprinājies kodolam. Vairākas stundas ilgušie vīrusu novērojumi apliecināja, ka vīruss saglabā kapsīdu tik ilgi, kamēr nebūs sasniedzis sava upura kodolu.
Zinātnieki pieļauj, ka viņu metodika un novērojumu rezultāti palīdzēs izstrādāt efektīvas metodes cīņai ar cilvēka imūndeficīta vīrusu un ļaus labāk saprast procesus, kas noris šūnu iekšienē.
Atpakaļ