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

 

Самозалечивающийся пузырь
Самозалечивающийся пузырь

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
А.А.Семенова
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.