Ny sensor giver et hidtil uset blik på ændringer i ATP-niveauer inde i en celle

Ligesom den amerikanske økonomi kører på dollaren, kører den cellulære økonomi på adenosintrifosfat (ATP). Det energibærende molekyle brænder næsten alle processer inde i cellen, hvilket gør ATP afgørende for cellulært liv.

Nu giver en ny sensor udviklet hos Janelia forskerne det bedste blik endnu på ATP-niveauer inde i levende celler, hvilket gør det muligt for forskere at studere mere detaljeret end nogensinde før, hvordan udsving i denne cellulære valuta påvirker cellen og bidrager til sygdom.

Selvom ATP er kritisk vigtigt for celler, har der ikke været gode måder for forskere at spore, hvordan det ændrer sig i levende celler. Tidligere ATP-sensorer var svage, langsomme eller svære at bruge.

I 2019 udviklede Janelia og UCLA-forskere en fluorescerende proteinsensor, iATPSnFR, der fungerer på samme måde som de populære GCaMP-sensorer, der bruges til at detektere calcium. Et fluorescerende molekyle er knyttet til et protein, der binder ATP. Når denne binding sker, ændrer proteinet form, hvilket får det fluorescerende molekyle til at lyse op. Denne førstegenerationssensor kunne registrere ændringer i ATP, men den fungerede kun i et snævert område, så den var ikke nyttig til at spore ændringer i ATP-koncentrationer inde i celler.

Nu har Janelia-forskere og samarbejdspartnere, ledet af Jonathan Marvin, en seniorforsker på Janelias Tool Translation Team, udviklet næste generations sensor, iATPSnFR2, der kan spore ATP-koncentrationer over et meget større område. Dette gør det muligt for forskere at måle ATP inde i levende celler i meget større detaljer end nogensinde før.

Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences .

Tim Ryan, en forsker ved Weill Cornell Medicine og en Janelia Scholar, som arbejdede sammen med Marvin og teamet for at udvikle og teste den nye sensor, brugte iATPSnFR2 til at spore ændringer i ATP ved individuelle synapser, de krydsninger, hvor neuroner kommunikerer.

Ryan og hans team studerer, hvordan ændringer i ATP-aktivitet ved synapser kan spille en rolle i udviklingen af ​​Parkinsons sygdom. Den nye sensor gør dem i stand til direkte at observere disse ændringer og finde ud af, hvordan disse udsving kan bidrage til sygdommen.

Ud over denne forskning forventer teamet, at den nye sensor vil blive brugt af andre forskere til at studere en bred vifte af forskningsspørgsmål, der involverer ATP, som har været svære at besvare med tidligere værktøjer.

Flere oplysninger: Jonathan S. Marvin et al., iATPSnFR2:En højdynamisk fluorescerende sensor til overvågning af intracellulær ATP, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2314604121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af Howard Hughes Medical Institute