Adenosintrifosfat påvisning i levende celler med kulnanorør og luciferase

(PhysOrg.com) -- Alle levende celler kræver et brændstof for at fungere:adenosintrifosfat (ATP), cellen "benzin". At opdage ATP i cellerne kan hjælpe forskere med at observere energiske fysiologiske processer, såsom signalkaskader eller transportprocesser. Desuden, ATP -udtømning er relateret til visse sygdomme, såsom Parkinsons sygdom og iskæmi (begrænset blodgennemstrømning i væv).

Et team ledet af Michael S. Strano ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge (USA) har nu udviklet en mere følsom, højere opløsning, og mere robust metode til påvisning af ATP. Som forskerne rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie , metoden er baseret på carbon nanorør.

ATP påvises sædvanligvis ved hjælp af luciferase-assayet. Luciferaser er enzymer, der bruges i ildfluer og andre bioluminescerende organismer til at producere lys. De bruger ilt til at omdanne et substrat kaldet luciferin til oxyluciferin, som derefter reagerer yderligere for at producere lys. Visse luciferaser bruger ATP til deres reaktioner. Det luciferase assay, der i øjeblikket er i brug, er kompleks, tidskrævende, og lider af et dårligt signal-til-støj-forhold.

MIT-teamet har nu udviklet en variation af luciferaseprotokollen:De fastgjorde luciferasen til kulstofnanorør. I denne form optages enzymet let af celler. I nærværelse af luciferin og ATP, oxyluciferin dannes som normalt, som forårsager fluorescens. Hvad der er interessant i dette tilfælde er, at kulstof nanorør normalt fluorescerer i den nære infrarøde (nIR) spektrale region; dette slukkes imidlertid proportionalt ved tilsætning af ATP til luciferasereaktionen. Hvorfor? "Som den er dannet, produktet oxyluciferin binder sig fast til nanorøret, ”Forklarer Strano. "Elektroner overføres fra nanorøret til oxyluciferin, så kulstofnanorøret i sig selv ikke længere kan fluorescere." Reduktionen i nIR -fluorescens er let at opdage og fungerer som en indikator for ATP -koncentrationen.

“Vores nye sensor er meget selektiv til ATP, ” fortsætter Strano. "Vi var i stand til at bruge det til at observere ændringen i ATP-koncentration over tid og rum i en cellekultur."