قد يحصل العلماء الذين يدرسون النشاط الدقيق للخلايا على المساعدة في عملهم بفضل طريقة جديدة لوضع العلامات على البروتينات وتصويرها داخل الخلايا الحية
وتوفر الطريقة الجديدة، التي طورها فريق بحث من جامعة إلينوي بقيادة أستاذ الكيمياء لورانس ميلر، الرؤية الأكثر وضوحا وديناميكية التي تم الحصول عليها حتى الآن للتفاعلات بين البروتينات في الخلايا باستخدام مجهر فريد من نوعه. ونشرت نتائج البحث في المجلة العلمية وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
تعد معرفة موقع وتوقيت نشاط بروتينات معينة في الخلية عاملاً أساسيًا في فهم عمليات الحياة على المستوى الجزيئي.
وفي الطريقة الجديدة، المعروفة باسم "نقل طاقة الرنين التلألؤ"، يتم تمييز بروتينين في الخلية بخرزات مضيئة ذات ألوان مختلفة، تمتص الضوء بلون واحد وتصدره بلون آخر. ومن خلال الحصول على عدة صور للخلية التي تحتوي على هذه البروتينات، وتحليلها رياضيا، يتمكن الباحثون من الحصول على معلومات تتعلق بالموقع الدقيق للبروتينات وطبيعة نشاطها المتبادل.
استخدم الباحثون نوعًا جديدًا من المسبار المضيء لوضع العلامات، والذي بفضله كان من الممكن الحصول على نفس المعلومات باستخدام عدد أقل من الصور. تعمل هذه الحقيقة على تبسيط التحليل وتسمح بمعالجة المعلومات بشكل أسرع بخمسة أضعاف مما هو معتاد اليوم. وكانت الصور الناتجة نفسها أعلى بخمسين مرة من حيث الحساسية من المعتاد.
استخدم الباحثون نهجًا كيميائيًا وراثيًا مشتركًا لتسمية البروتينات التي استجابت لهم. تم تعديل أحد البروتينات وراثيا بحيث يمكنه الارتباط بمترافق معدني من التيربيوم (Tb). يحتوي هذا الاقتران على فاصل زمني طويل للغاية بين لحظة الامتصاص ولحظة انبعاث الضوء. يتم تعديل البروتين الثاني وراثيًا بحيث يمكنه الارتباط بعلامة مضيئة ذات مدة انبعاث قصيرة. عندما يتفاعل البروتينان مع بعضهما البعض، فإن علامات الانارة الخاصة بهما تقترب من بعضها البعض وتنتج إشارة مضيئة فريدة من نوعها، والتي يمكن اكتشافها باستخدام المجهر.
قامت مجموعة الباحثين بتعديل مجهر قياسي للاستفادة من العمر الطويل لعلامات التيربيوم في البروتينات. تم استخدام إسقاط الضوء لبدء انبعاث ضوء التيربيوم والكشف عنه بعد أن أصبحت الأشكال المضيئة الأخرى داخل الخلايا غير نشطة بالفعل (سوداء وغير مرئية)، مما يجعل من الممكن إزالة الخلفية غير المرغوب فيها من الصورة الناتجة.
ويوضح الباحث الرئيسي أن الطريقة الجديدة "تزيد الحساسية وتجعل العملية برمتها أسرع". "هذه العوامل تزيد من الفصل الزمني للتجربة، بحيث يمكن رؤية التغيرات في نشاط البروتين في فترات زمنية أقصر، وهو الوضع الذي يسمح لك بفهم الظواهر البيولوجية بشكل أفضل."
تتطلب الطريقة إيجاد طريقة موثوقة لنقل كاشف التيربيوم المضيء عبر غشاء الخلية الحية دون تلويث الخلية نفسها أو إتلافها. ولتحقيق هذه الغاية، طور الباحثون طريقة للاستفادة من عملية احتساء الخلايا نفسها، وهي عملية تأخذ فيها الخلايا كميات صغيرة من السائل خارج الخلية المحيط بها.
ويشير الباحث إلى أنه "باستخدام هذه الأداة المبتكرة، نأمل أن يتمكن علماء الأحياء الخلوية وغيرهم من التحقيق في وفهم الظواهر التي لم يتم رؤيتها من قبل، مثل التفاعلات التي لا يمكن رؤيتها في الخلايا الحية في الوقت الحقيقي". "نأمل أن تؤدي الطريقة إلى الحصول على معلومات تسهل علينا فهم كيفية عمل الآليات البيولوجية."
