Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
EN

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Создан биолюминесцентный аптасенсор нового типа

24 декабря 2020 г. Институт биофизики СО РАН

Создан биолюминесцентный аптасенсор нового типа

Издание "Наука в Сибири" сообщает, что исследователи из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» разработали аптамер для биолюминесцентного белка обелина и предложили стратегию создания бимодульных аптамерных конструкций. Результаты исследования опубликованы в журнале RSC Advances



Аптамеры — короткие фрагменты нуклеиновых кислот, которые благодаря своей пространственной структуре специфично связываются с определенной молекулой-мишенью. Они обладают особенными преимуществами: получением «в пробирке», относительно простым, воспроизводимым и экономичным химическим синтезом, длительным сроком хранения, а также множеством вариантов химических модификаций. В настоящее время такие молекулы — многообещающая альтернатива моноклональным антителам для аналитических и терапевтических применений.
 
Природа аптамеров позволяет ученым создавать разнообразные молекулярные конструкции на их основе. Способность этих молекул изменять свое пространственное строение после связывания с мишенью открывает широкие возможности для создания биосенсоров. «Эти соединения обеспечивают измеряемый, визуальный сигнал. В качестве специфичной молекулы, в нашем случае, используют аптамер, а в роли сигнальной — ферменты, продукты которых либо окрашены, либо светятся», — говорит одна из авторов исследования, главный научный сотрудник Института биофизики СО РАН доктор биологических наук Людмила Франк. В качестве строительных блоков аптамеры хорошо совместимы, поэтому их можно соединять, как конструктор лего, для получения сложных мультифункциональных молекул, свойства которых можно настраивать в зависимости от задачи исследования. 
 
«Это новая разработка. Коллеги из Института биофизики в Красноярске изучают свойства светящихся биолюминесцентных белков, и создают на их основе разнообразные аналитические системы с высокой чувствительностью и специфичностью. В свою очередь, наша лаборатория химии РНК ведет систематическую работу по созданию новых аптамеров, изучению их свойств и возможностей применения. В ходе совместного исследования возникла идея сделать биолюминесцентные биосенсоры, в которых узнающими элементами были бы аптамеры, а сигнальной молекулой — светящийся белок обелин. Такое соединение подходов до нас никто не применял», — говорит старший научный сотрудник лаборатории химии РНК ИХБФМ СО РАН кандидат химических наук Мария Воробьёва.
 
К настоящему времени описаны аптамеры, способные связывать небольшие молекулы, обладающие флуоресценцией, и усиливать их свечение. Например, они успешно используются для визуализации РНК. «В ходе совместной работы мы создали новые модифицированные РНК-аптамеры к обелину и к гемоглобину в качестве мишени и предложили стратегию их интеграции в бимодульную конструкцию с переключаемой структурой. Проблема — правильно состыковать два аптамера, отобранные к разным мишеням так, чтобы они при этом сохранили свои функции, а репортерный модуль присоединялся к нашему белку только в присутствии мишени», — говорит Людмила Франк. 
 
Проведя модельный биолюминесцентный анализ на микропланшетах, ученые выяснили, что такие аптамерные конструкции связывают свои мишени строго последовательным образом. При этом биолюминесцентный сигнал от обелина наблюдали только в присутствии гемоглобина, и величина сигнала росла вместе с концентрацией этого белка.
 
«Известно, что когда репортер присоединяют к биоспецифичной молекуле с помощью химического синтеза, то есть через образование ковалентных связей, его активность частично, а иногда существенно теряется. Это приводит к снижению чувствительности анализа. Нами было показано, что полученный бимодальный аптамер способен нековалентно связываться с требуемыми мишенями. Важным здесь является то, что такое присоединение не портит молекулу — репортер полностью сохраняет свою активность», — говорит Людмила Франк.
 
Предложенная исследователями разработка может быть применима для выявления других мишеней. Для этого надо получить сенсорный модуль аптамера на другую требуемую мишень, а потом состыковать его с уже готовым универсальным репортерным модулем, который узнает сигнальную молекулу — биолюминесцентный белок.

Источник: Наука в Сибири
Фото: Анастасия Федотова



Поделиться:



Наверх