Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Строение аденовируса.
Взаимодействие кноб-домена и рецептора CAR.
(а) Одностенная углеродная нанотрубка на Si/SiO2 подложке (AFM). (б) Та же самая нанотрубка после того, как к ней был пришит CAR-рецептор и добавлен Knob-белок (AFM).

Биосенсор на основе углеродных нанотрубок

Ключевые слова:  вирус, периодика, сенсор, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

09 октября 2007

Очередное применение для одностенных углеродных нанотрубок (SWNT) придумали исследователи из Нью-Йорка. Они создали биосенсор, способный определять присутствие аденовирусов в среде.

Аденовирусы вызывают острые инфекционные заболевания органов дыхания, глаз и лимфатических узлов, реже кишечника. На поверхности вируса имеются белковые нити с утолщениями на конце (кноб-доменами), которые используются для заражения клетки (рис. 1) – кноб-домен избирательно связывается с особым клеточным рецептором человека (CAR) и затем проникает в клетку (рис. 2). Это специфичное взаимодействие между CAR и кноб-доменами легло в основу биосенсора.

Рецепторы CAR были пришиты к поверхности окисленных нанотрубок при помощи диимидной связи. К радости исследователей, после такой процедуры CAR сохраняет способность взаимодействовать с аденовирусным белком.

Далее ученые заметили, что зависимость силы тока от напряжения на затворе полевого транзистора на основе нанотрубок, ковалентно связанных с CAR, определяется тем, произошло ли связывание между CAR и кноб-доменом аденовируса или нет. В качестве негативного контроля был использован белок YieF, который не взаимодействует с CAR – добавление YieF не изменяет свойства такого полевого транзистора.

Данный биосенсор пригоден не только для определения кноб-домена оболочки аденовирусов, но и для обнаружения целых аденовирусов, а также всех прочих CAR-связывающих вирусов. Метод эффективен, обладает высокой чувствительностью и позволяет определять наличие аденовирусов в режиме реального времени. В дальнейшем исследователи планируют создать биосенсор из одной нанотрубки, работающий по тому же принципу.

Более того, так как в настоящее время аденовирусы являются первейшими кандидатами на роль векторов для генной терапии, авторы работы надеются применить свой биосенсор и в этой области.

Работа была опубликована в Nano Letters.




Комментарии
да, действительно здорово! А можно ли количественно определить число связавшихся кноб доменов? И в догонку - возможно ли на одну трубку нашить множество рецепторов и создать универсальный диагностический модуль?
Ответ на первый вопрос: по-видимому, да.

Биосенсор из одной нанотрубки с одним CAR-рецептором на ней может связать только один кноб-домен, и это связывание можно детектировать. Множество таких "одномолекулярных сенсоров" позволяют подсчитать число связавшихся аденовирусных белков.

На второй: по-видимому, тоже да. По крайней мере в ситуации, когда с одной нанотрубкой связан не один рецептор. При приготовлении таких сенсоров сначала изготавливают нанотрубки, окисляют их и присоединяют карбодиимид. Затем инкубирут с белком, который хотят пришить. В этот момент вместо индивидуального белка можно добавить смесь различных рецепторов.
Shvarev Alexey Y, 09 октября 2007 22:05 
Я бы сенсором энтот девайс все-таки не называл. Это assay, причем электрохимический. Навроде теста на беременность. Он работает один раз, после чего сигнал меряется и девайс выбрасывается, поелику антитела смыть трудно. Сенсор же должен работать обратимо. Сделать такую штуку можно на очень многих принципах детектирования, и электрохимический - далеко не самый чувствительный. Флуоресценцию побить трудно. Отдельные молекулы протеинов, меченные флуоресцентным красителем мы довольно легко видим нашей далеко не самой чувствительной камерой даже если время экспозиции не дает выпить чашечку кофе. А сточки зрения таки науки оченно интересно почему меняется проводимость нанотрубки при образовании комплекса, а вовсе не возможность детектировать белок. Обратите внимание что этого в статье нет. Что-то мне подсказывает, что практически любой материал с пришитыми рецепторами будет так работать, скажем проводящий полимер. Была, была гораздо более интересная идея не из серии "куда нам запихать нанотрубки". Идея в том что на длинную молекулу проводящего полимера сажают много рецепторов и ОДИН акт образования комплекса "выключает всю молекулу". Такой вот химический усилитель.
Shvarev Alexey Y, 10 октября 2007 00:16 
Делать "универсальный" диагностический модуль не разделив рецепторы довольно бессмысленно. В этом случае теряется селективность. Увидев изменение электрического сигнала вы просто не сможете сказать какой из рецепторов сработал. Скажем, что это: беременность или рак простаты? Обычно используют массив из отдельных селективных сенсоров + прямое детектирование или же массив из неселективных сенсоров с нехилой кросс-чувствительностью + нейронная сеть.
Светлана Владимировна, а вы работали с методами пришивки фермента к подложке?
"Он работает один раз, после чего сигнал меряется и девайс выбрасывается, поелику антитела смыть трудно. "
Где здесь разговор про антитела? Это рецептор и лиганд. Разные бывают системв в клетке,очень часто связавшийся лиганд интернализуется, рецептор рециклирует и готовенький уже сидит на поверхности. Либо in vitro лиганд можно снять играя pH, солями или мягкими детергентами.
По поводу обратимости: в данном случае нет взаимодействия антитела с антигеном! А прочность связывания белка с рецептором (knob с CAR) намного ниже, чем антитела и антигена (кажется, на 3-7 порядков).

Дальше. Насчет "отдельных молекул протеина, меченных флуоресцентным красителем". Прекрасно, что их видно, и когда мы можем, мы всегда стараемся использовать флуоресцирующие метки (они приятнее, чем радиоактивные). Но что же, вы хотите, чтобы вирусы пометили сами себя? А во многих других случаях введение такой метки невозможно, потому что изменяет свойства белка - и вот уже неизвестно, что вы изучаете: нативное состояние молекулы или же созданный вами артефакт.

Насчет того, можно ли вместо нанотрубок использовать любые другие нанодлинные молекулы (а может, нанокруглые?) - вопрос, конечно, правомерный. А мне вот лично интереснее, правда ли ОДНА связавшаяся частица даст регистрируемый сигнал. Потому что в работе авторы использовали заведомый избыток кноб-домена, и в результате были связаны ВСЕ CAR-рецепторы.
Александр Евгеньевич, нет, не работала.
Можно я еще Швареву Алексею отвечу? Насчет универсального детектора.

В чем был вопрос? В осмысленности данного действия или в возможности его совершения? Это раз.

Два: а если у меня будет детектор с рецепторами к, например, целому коктейлю патогенов, я, конечно, не буду в случае чего знать, какой из них сработал. Но зато буду знать, что обстановочка нехороша. Мне кажется, можно придумать ситуации, когда такой информации уже достаточно.
Shvarev Alexey Y, 10 октября 2007 20:03 
Это старый спор (и так и не разрешенный), что лучше набор селективных сенсоров или неселективных с кросс-чувствительностью. Селективный сенсор может вам дать количественный сигнал, который может быть важен для принятия решения. Неселективный выдаст лишь информацию "да/нет".
Shvarev Alexey Y, 10 октября 2007 20:10 
А таперича об обратимости. Так вот в статье обратимость (характеристика важнейшая) не продемонстрирована. Отправь авторы статью в Analytical Chemistry они бы получили немедленно требование ее показать. Можно играться с пЭАШОМН и ионной силой, и пытаться смыть белок, но если вякнули про сенсор сделать это надо. И не один раз, а десять раз подряд. Нас давеча раздраконили именно там и именно за это: а нука покажите-ка возвращение сигнала на базовую линию в чистой плазме, редиски!
Кстати, если кому-нибудь из тутошних фииизиков интересно, что это за рецепторы тёти Сары - см. здесь: http://www.c...;artid=1245
тогда уж лучше в J Virol. 2005 October; 79(19): 12125–12131 Adenovirus Receptors называется

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Г против К
Г против К

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Пластырь по мотивам колючек кактуса быстро и эффективно собирает капли пота для анализа. Как нож сквозь масло, или секреты резки полимеров. Алмазное стекло из фуллеренов. Есть только миг: метаморфозы антиферромагнитного кристалла в терагерцовом импульсе. Лазерная нарезка струи или оптофлюидный резонанс.

С Новым годом!
Мы надеемся, что Новый год принесет всем удачи, новые достижения, откроет перспективы и сделает мир лучше. Поздравляем всех с Новым годом!

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Электронные материалы Заочной Научно - Технологической Школы - 2021
А.А.Семенова, Е.А.Гудилин, коллектив авторов
С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" проведено подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады - Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). В этой статье собраны основные факты и сборник электронных материалов ЗНТШ.

Десять лет перовскитной солнечной энергетики
Е.А.Гудилин , Mend Comm, А.Б.Тарасов, Н.Н.Удалова, А.А.Петров, другие авторы
Журнал Mendeleev Communications опубликовал виртуальный специальный выпуск «Ten years of hybrid perovskite photovoltaics and optoelectronics in the mirror of MAPPIC 2020 meeting»

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.