Tracking kleinen Dinge, die in den Zellen: Kleine und flexible fluorophore für die Bildgebung von Metaboliten in lebenden Zellen

Lebende Zellen reagieren auf Störungen mit einem veränderten Stoffwechsel, aber die direkte Beobachtung des Menschenhandels Metabolite in lebenden Zellen ist schwierig. Ein internationales Wissenschaftler-team hat jetzt eine Klasse von auffallend kleinen fluorophore genannt SCOTfluors. Die Farbstoffe emittieren Licht im sichtbaren bis nah-Infrarot-Bereich und kann angebracht werden, um gemeinsame Metaboliten. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie.

Wenn eine lebende Zelle ändert seinen Stoffwechsel, weil von einer externen signal-oder da ist etwas falsch mit es, den Handel von Metaboliten wird sich ändern. Als Metaboliten sind in der Regel kleine Moleküle, normalerweise haben die Zellen zerstört werden und die metabolom-extrahiert, um die Eintragung solcher änderungen. Alternativ können die Metaboliten bezeichnet werden könnten mit einem Farbstoff, der sich offenbart durch ein Fluoreszenz-signal unter dem Mikroskop.

Jedoch gängige Farbstoffe sind oft sehr viel größere Moleküle als Metabolit bezeichnet zu werden. Ein team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Marc Vendrell an der University of Edinburgh, UK, an der Entwicklung der kleinsten fluorophore um das Datum, die angebracht werden können, um typische Stoffwechselprodukte wie Lipide, Zucker, und Carbonsäuren.

Fluoreszierende Farbstoffe enthalten in der Regel miteinander verbundenen aromatischen Ringen, die ein konjugiertes elektronisches system, das Chromophor. Zum minimieren der Größe der Farbstoffe, die Wissenschaftler arbeiteten mit nitrobenzodiazoles, in denen nur ein Benzolring, ein elektronisch aktiver nitro-Gruppe, verschmolzen diazo-ring. Diese Struktur erwies sich als vorteilhaft in zwei Arten: Erstens, es ist sehr klein im Vergleich zu den anderen fluoreszierenden Farbstoffen, und zweitens konnten die Wissenschaftler optimieren die emissionswellenlängen nur indem man ein atom in das Molekül; zum Beispiel durch den Austausch eines Sauerstoff-atom mit dem Stickstoff, Schwefel, Selen oder Kohlenstoff.

Um zu überprüfen, ob Metabolit tracking möglich war, durch Fluoreszenz-labeling, die Wissenschaftler angehängt fluorophore, die entweder zu Ceramid, das ist ein Mitglied der sphingolipid-Klasse, Glukose oder Milchsäure. Dann hat Sie die markierten Metaboliten in Kulturen von menschlichen Zellen und Stoffwechselprodukte können lokalisiert in den jeweiligen Organellen. Es war sogar möglich, ordnen Sie die wiederverwertung von Laktat in hypoxischen oder normoxic-Zellen — Zellen mit verschiedenen Konzentrationen von Sauerstoff, wie es Krebszellen tun. Sie auch gefüttert beschriftet Glukose in Zebrafisch-Embryonen und überwacht seine Aufnahme in Ihre sich entwickelnden Gehirne.

Die Autoren Wiesen darauf hin, dass die Anpassungsfähigkeit Ihrer mini-fluorophore, die Sie benannt SCOTfluors, könnte ein weiterer Vorteil. Sie bereiteten verschiedene fluorophore mit der gleichen molekularen Plattform und mit ähnlichen synthetischen Schritte. Nicht nur konnten Sie das Etikett verschiedene Metaboliten mit verschiedenen Farben, aber Sie waren auch in der Lage, um Ihre Aufnahme von Profilen in den Krebszellen gleichzeitig.

Diese Arbeit gibt ein Beispiel dafür, wie neue kleine fluorophore Licht in die faszinierende metabolische Maschinen in lebenden Zellen.