Boost bevægelsen af ​​fluorescerende prober over cellemembranen

I årtier, Forskere har brugt fluorescerende sonder til at detektere molekyler, overvåge cellulær aktivitet og levere lægemidler inde i celler. Prober baseret på en forbindelse kaldet naphthalimid er især populære, fordi de nemt kan laves i store mængder, og deres fluorescens kan justeres ved at ændre deres atomer. Men de absorberes normalt kun af celler i små mængder, hvilket hæmmer deres effektivitet. Ud over, man ved lidt om, hvordan de krydser cellemembranen for at nå ind.

I en ny undersøgelse forskere fra Indian Institute of Science (IISc) har fundet ud af en måde at øge den cellulære optagelse af sådanne fluorescerende sonder. De fandt ud af, at blot at erstatte to brintatomer med jod i deres struktur øger mængden, der transporteres ind i pattedyrsceller, dramatisk - op til 98 procent. Jodatomerne viste sig at danne en særlig type binding, kendt som halogenbinding, med en specifik transportør i cellemembranen, hvilket gjorde det lettere for sonden at glide gennem membranen.

Fundet tilbyder en ny strategi til at designe prober, der kan optages af celler mere effektivt, forfatterne foreslår. Det afslører også for første gang, hvorfor tilstedeværelsen af ​​jod i biologiske forbindelser såsom skjoldbruskkirtelhormoner er vigtig. "Dette kan give et fingerpeg om, hvorfor naturen valgte jod til sådanne forbindelser. Når de indeholder jod, de optages let af cellerne, " siger seniorforfatter G. Mugesh, Professor, Institut for Uorganisk og Fysisk Kemi, IISc.

Mugeshs team designede adskillige naphthalimid-baserede prober og testede effekten af ​​at erstatte nogle af brintatomerne i deres struktur med halogenatomer (klor, brom og jod). For forbindelser uden substitution, mængden, der blev transporteret ind i cellen, var ret lav (~5-8 procent). Den cellulære optagelse steg lidt, når der blev tilsat chlor- og bromatomer (op til henholdsvis 15 procent og 22 procent). Når to jodatomer blev tilføjet til strukturen, optagelsen steg drastisk - 98 procent af forbindelsen blev absorberet i cellen.

Holdet fandt ud af, at de to jod-atomer dannede stærke halogenbindinger med et transportørprotein i cellemembranen kaldet MCT8, som derefter transporterede molekylet hen over membranen. Dette tyder på, at selv biologiske forbindelser, der indeholder jod, sandsynligvis bruger en lignende transportør og mekanisme til at trænge ind i celler, siger Mugesh.

Da MCT8 vides at spille en vigtig rolle i transporten af ​​hormoner såsom thyroxin, sådanne sonder kan hjælpe med at analysere membranaktivitet og spore hormonoptagelse, tilføjer han. For eksempel, thyroxin (T4), hormonet, der udskilles af skjoldbruskkirtlen, skal transporteres ind i cellen fra blodet, hvor det bliver konverteret til T3, den aktive form. "Der er ingen sonde til at forstå, hvor meget T4 der transporteres inde i cellerne. Generelt, det måles ved at bruge radioaktivt jod, " siger Mugesh. "Men vores metode er en simpel fluorescerende metode, som ikke bruger radioaktive forbindelser, for at finde ud af, om MCT8 fungerer korrekt eller ej, og hvis hormonoptagelse påvirkes eller ej. "

Der er også andre mulige applikationer. Visse forbindelser, der anvendes i fødevareemballage og brandhæmmere, for eksempel, indeholder høje niveauer af jod og andre halogener, som vides at komme ind i celler og påvirke skjoldbruskkirtleniveauer. "For at blokere adgangen til disse forbindelser, specifikke hæmmere er påkrævet. Disse prober kan være nyttige til at designe inhibitorer til at blokere deres adgang, "siger Mugesh.