Ny zoomteknik afslører celleelektriske kredsløb for første gang

Cellebiologer har brugt en ny superopløsningsmikroskopiteknik til for første gang at kunne observere reaktioner på molekylært niveau.

I et blad udgivet i Videnskabens signalering , et hold fra University of Reading og Goethe University Frankfurt brugte en ny optisk mikroskopiteknik med superopløsning til at se, hvordan Toll-Like Receptors (TLR'er), som fungerer som molekylære elektriske kredsløb til at styre strømmen af ​​signaler til en celle. Teamet har set på, hvordan en proces, kaldet dimerisering, bestemmer mellem liv og død af celler og regulerer immunresponset.

Detaljeniveauet opnået ved supermikroskopi er stadig ikke tilstrækkeligt til at synliggøre enkelte receptormolekyler i en lille proteindimer, så forskerne udviklede en sofistikeret analysemetode til at forbedre det optiske signal. På denne måde var de i stand til at 'zoome ind' på superopløsningsbillederne og undersøge, om TLR4 var til stede som en monomer eller en dimer. Forskerne kunne også opdage, om kemiske signaler fra forskellige patogener modulerede receptorernes mønstre.

100 gange mere zoom

Dr. Darius Widera, en cellebiolog fra University of Reading sagde:

"Ved at bruge denne spændende nye teknik var vi i stand til at observere en bestemt toll-lignende receptor, TLR4, udføre dimerisering på molekylært niveau for første gang. Denne proces er kun blevet observeret indirekte, og at se de billeder, som den nye mikroskopiske teknik giver, er meget spændende. Processen har givet os mulighed for at zoome ind på TLR'er med mere end 100 gange kraften i forhold til et standardmikroskop for at give utrolig detaljerede oplysninger om, hvordan processen begynder, ser ud."

Dr. Graeme Cottrell, en biokemiker fra University of Reading sagde:Vi ved, at disse TLR'er er i stand til at overvåge en celles skæbne ved at danne et dimer-molekyle. Ved at tænde og slukke som en lyskontakt, de sender signaler, der kan bekæmpe skadelige bakterier, vira og lignende, når de interagerer. I denne nye undersøgelse, vi observerede, hvordan tilstedeværelsen af ​​et kemisk signal fra flere patogener førte til forskellig respons fra TLR4, hvilket vi ikke ville have været i stand til uden den nye superopløsningsteknik."

Behandling af cancertumorceller

Alle celler i den menneskelige krop kommunikerer ved at sende og modtage kemiske signaler. Genkendelsen af ​​disse signaler opnås af specialiserede proteiner på celleoverfladen kaldet receptorer. Disse receptorer fungerer som molekylære omskiftere, der overfører signaler fra overfladen til biologiske reaktioner, som kan være så forskellige som celleoverlevelse eller celledød.

Tidligere undersøgelser udført af konsortiet bestående af forskningsgrupper ledet af Dr. Widera, Dr. Cottrell (begge University of Reading, School of Pharmacy) og Prof Heilemann (Goethe University Frankfurt, Tyskland) har også vist, at aktivering af TLR4 med forskellige kemiske signaler enten kan forårsage spredning af kræftceller i hjernen eller føre til kontrolleret død af disse tumorceller.

Professor Mike Heilemann fra Institute of Physical and Theoretical Chemistry ved Goethe University Frankfurt sagde:

"Det kan tænkes, at denne fremgangsmåde i fremtiden vil hjælpe os til bedre at forstå de grundlæggende biologiske processer, der regulerer immunsystemet i sundhed og sygdom. Samtidig, denne mikroskopimetode er også anvendelig til andre membranproteiner og mange lignende spørgsmål."