Forskere studerer bakterieceller i fotoemissionsspektret

Et team af russiske forskere, der arbejder i samarbejde med internationale kolleger, brugte en ny metode, der kombinerer visuelle mikroskopiske observationer og fotoemissionsspektrumregistrering, der kan bruges til at skabe et kort over den fysiske og kemiske tilstand af en celleoverflade. Holdet studerede cellerne i colon bacillus Escherichia coli, der er et lovende materiale til udvikling af naturlignende teknologier. Undersøgelsen blev støttet med et tilskud fra Russian Science Foundation, og artiklen om det blev offentliggjort i Resultater i fysik tidsskrift.

Naturlignende objektstudier er et aktivt udviklende videnskabsområde baseret på brugen af ​​biologiske materialer. Blandt andet, det omfatter teknologier til udvikling af konstruktioner i nanostørrelse på basis af biologiske makromolekyler:DNA, proteinkapsler og konjugatorer, og nukleoproteinkomplekser. Imidlertid, For at skabe sådanne strukturer er videnskabsmænd nødt til at forstå, hvordan et biologisk system fungerer som helhed, og også at have teknologier, der muliggør en sådan konstruktion, sammensætning og strukturel finjustering.

Et af de bedste emner for udviklingen af ​​disse teknologier er cellerne i tyktarmsbacillen E coli der let kan dyrkes under laboratorieforhold. Bakterierne producerer ferritinlignende proteiner kaldet Dps. En af deres hovedfunktioner i en celle er akkumulering af forskellige jernforbindelser (af fast form og ikke mere end 5 nm i størrelse) inde i proteinkuglen. Sådanne molekyler kan opnås ved anvendelse af en lang og relativt ret dyr ekstraktionsmetode med forskellige fraktioneringsmåder. Alternativt det E coli celler selv kan fungere som en fabrik for kontrolleret produktion, dannelse, transport, og fordeling af disse proteiner med uorganiske kerner. Imidlertid, spørgsmålene om jernforbindelsers fysiske og kemiske tilstand, såvel som deres lokale atomare og elektroniske indsnævring i bakteriecellerne og på deres overflader forbliver åbne. I øjeblikket er der ingen universelle direkte eksperimentelle metoder, der er præcise og kemisk følsomme nok til undersøgelser af mikropartikler på overfladerne af biologiske strukturer (f.eks. celler).

Et team af forskere fra Voronezh State University sammen med deres kolleger (inklusive repræsentanter for Immanuel Kant Baltic Federal University) var de første til at studere bakterieceller ved hjælp af fotoemissionselektronmikroskopi (PEEM) metoden. Det gav forskerne mulighed for visuelt at observere individer E coli celler og potentielt til at studere deres overfladers fysiske og kemiske tilstand. Holdet bekræftede, at PEEM var kvalitativt anvendelig til denne type forskning.

"Et hold fra Voronezh State University med støtte fra Russian Science Foundation brugte et sæt højopløselige forskningsmetoder, herunder røntgenfotoelektronspektroskopi og scanningselektronmikroskopi, der bekræftede effektiviteten af ​​den anvendte tilgang. Resultaterne, som gruppen viste, holder stik et håb om en bredere anvendelse af PEEM til bioimaging af celleobjekter med integrerede uorganiske nanopartikler. Med andre ord, PEEM kan bruges til at kortlægge uorganiske indeslutninger på celleoverfladen - dvs. at få information om hvilke atomer og i hvilken tilstand der er lokaliseret på membranen i en bakteriecelle i mikroskopisk skala. Røntgen foto-elektron spektroskopi teknik blev anvendt ved brug af National Research Center Kurchatov Institute lagerring synkrotronstråling, " sagde lederen af ​​projektet, Lektor Sergey Turishchev.

"I fremtiden planlægger vi at øge opløsningskraften af ​​denne tilgang for at være i stand til at opnå præcise data om overfladen af ​​enkelte celler eller endda specifikke områder på dem. vi vil gerne overveje anvendelsen af ​​denne metode ikke kun på bakterieceller med ret resistente membraner, men også til eukaryote celler, " kommenterede Sergey Antipov, Lektor og leder af videnskabsgruppen Molekylær Biofysik og Bionanoteknologi på School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic Federal University.