Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Принцип действия "выключателей": после облучения ближним инфраскрасным светом золотые стержни разогреваются, и двойная спираль нуклеиновой кислоты разрушается.

Рисунок 2. Изменение флуоресценции наночастиц после облучения светом (785 нм) in vitro.

Рисунок 3. Количество рецепторов ErbB2 в клетках карциномы молочной железы человека (метод проточной цитометрии). (А) Контроль: неактивированные "выключатели", без облучения. (В) Контроль: клетки облучены инфракрасным светом, но не содержат наночастиц.(C) Контроль: активированные облучением наночастицы, содержащие неподходящую олигонуклеотидную последовательность. (D) Опыт: активированные "выключатели" для рецепторов ErbB2. Синим цветом отмечены клетки, имеющие сниженное количество рецепторов.

Дистанционный выключатель генов

Ключевые слова:  золотые наночастицы, РНК-интерференция

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

19 января 2009

Для изучения роли определенного гена (и его продукта) в жизни клеток, тканей или целого организма существует несколько приемов. Например, можно «выключить» ген, свести его активность к минимуму – и посмотреть, какие изменения произойдут при этом в клетке.

Есть несколько путей инактивации гена. Один из них, очень изящный, перспективный и широко используемый учеными в настоящее время, разработан самой природой. Оказывается, в клетках эукариот существует специальный многокомпонентный комплекс, способный избирательно направлять на деградацию информационную РНК (мРНК). Напомним, что мРНК – это один из этапов на пути от гена к белку. Нет мРНК – нет и белка, то есть, как бы нет и активности гена. Избирательность деградации обусловлена наличием в составе комплекса олигонуклеотидной последовательности, комплементарной целевой мРНК. Оказалось, что и олигонуклеотиды, искусственно введенные в клетки, также способны включать природный механизм деградации мРНК.

Исследователи из Америки предложили способ контролируемого «выключения» генов в желаемый момент времени. Для этого была создана следующая конструкция (рисунок 1). К золотому наностержню ковалентно пришивалась одна цепь двуцепочечной молекулы нуклеиновой кислоты. Размер стержня и соотношение длины к диаметру, равное 3.5, было подобрано так, чтобы частица имела максимальное поглощение при облучении ближним инфракрасным светом (785 нм). При облучении частица разогревается, комплементарные связи между олигонуклеотидами разрушаются, и высвободившиеся одноцепочечные молекулы нуклеиновых кислот могут участвовать в деградации мРНК.

Как это принято, сначала исследователи показали, что предложенная система работает in vitro. Золотые частицы были иммобилизованы на стеклянной подложке. Для визуализации процесса ко второй (не связанной с наночастицей) цепи ДНК была пришита флуоресцентная метка. После облучения и плавления ДНК меченные олигонуклеотиды высвобождались из комплекса с золотой частицей, как и ожидалось (рисунок 2).

Для экспериментов in vivo исследователи выбрали клетки карциномы молочной железы человека с рецепторами ErbB2 на поверхности. Синтез этих рецепторов и было решено демонстрационно «выключить». Выбор кажется несколько странным для неискушенного наблюдателя – прежде всего потому, что эти рецепторы способны существовать довольно долгое время. А так как нет никакой возможности различить вновь синтезированные и ранее созданные рецепторы, то заметить остановку синтеза этого белка становится довольно сложно. Авторы и сами говорят, что некоторый эффект становится заметен лишь спустя 48 часов после облучения (рисунок 3).

Разработанный метод позволяет направленно управлять активностью генов в отдельных клетках. Несомненна привлекательность работы как для фундаментальных исследований, так и в терапевтическом аспекте. Кстати, возможно, именно направленностью авторов на «практику» объясняется выбор клеток и белка-мишени для экспериментов.

Работа «Remote Optical Switch for Localized and Selective Control of Gene Interference» опубликована в Nano Letters.


Источник: ACS Publications



Комментарии
Оригинально

Использовать для плавления дуплексов нагрев золотых наночастиц под действием ИК... Красиво.

Владимир Владимирович, 20 января 2009 05:38 
Элегантно!
Селективное выключение генов, работающее и на достаточной глубине от поверхности.
Вопрос не будет ли комплекс слишком громоздким для введения в клетки тканей? (Пока писал вопрос, подумал, что один из ответов может быть использование более компактных золотых оболочек с плазмоном в ИК)
ЕМНИП - частота объёмного плазмона составляет примерно 8*размер частицы.

Следовательно, в данном случае - частицы под 100 нм.
Если переходить к дальнему ИК - то размеры только возрастут.
Владимир Владимирович, 20 января 2009 15:08 
Александр Ринатович,
Подразумевалось тоже самое ближнее ИК
Oбъемный плазмон обладает более высокой энергией по сравнению с поверностным, и, как пишут специалисты, живет внутри в больших кусках металла и сенсорам (и прочим полезным применениям) без толку.
А про золотые оболочки и идею о их поверхностных резонансах, вот к примеру ознакомительная ссылка.
785 нм - это почти что видимый свет.

Во всяком случае, длину волны 700 нм глаз фиксирует спокойно. В темноте можно увидеть и 750. До ИК от этих величин ещё ой как далеко.
Владимир Владимирович, 21 января 2009 07:39 
Александр Ринатович,
Более 700 нм начинается ИК (ближний ИК (near IR)) диапазон. Гляньте-ка!
Замечу еще робко, что я несколько лет глазиками Фабри-Перо интерференционные картинки интенсивно научничал, и у меня и еще человек десяти работающих рядом и просто любопытствующих чувствительность сходила на нет в районе 685-690 нм.
А лазер несколько-милливаттный на 785 нм бумагу жжет миллиметровым пучком, а луча/пятна ну никак не видно!

И (как в том анекдоте) по плазмонам вопросов, значит, никаких не возникло?!
glazar, 23 июня 2009 19:48 
Владимир Владимирович, 700 нм это, конечно, ближний ИК. Но пятно от лазера 785 нм увидеть глазом можно, если мощность приличная. Другое дело, что это не вполне безопасно. Бумагу он действительно прожигает.
Уважаемый glazar,
Вот кривая спектральной чувствительности человеческих глаз.
Вопрос, что видно - действительно фотоны с длиной волны 785 нм или различные типы переизлучения от высокоинтенсивного лазера?

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

 

Удивительный диоксид олова
Удивительный диоксид олова

Дистанционный лекторий ФНМ МГУ
Опубликованы приглашения на 4 интересные лекции онлайн лектория проекта дистанционного образования факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова на ближайшую неделю.

Евгений Кац: Перовскит, загадка названия и история открытия
28 мая 2020 г. в 18:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция известного ученого, профессора Евгения Каца (Ben-Gurion University of the Negev) "Перовскит, загадка названия и история открытия", который известен не только своими выдающимися научными достижениями в области химии твердого тела, углеродных наноматериалов, перовскитной фотовольтаики, но и большим вкладом в популяризацию науки.

М.Гретцель "The stunning rise of perovskite solar cells"
28 мая 2020 г. в 19:00 мск. в рамках развития дистанционного образования ФНМ МГУ имени М.В.Ломоносова состоялась онлайн лекция всемирно известного ученого, профессора М.Гретцеля (Федеральная политехническая школа Лозанны) "The stunning rise of perovskite solar cells".

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии
Гудилин Е.А., Горбунова Ю.Г., Калмыков С.Н.
Отделение химии и наук о материалах РАН, а также химический факультет и факультет наук о материалах МГУ инициируют реализацию открытого образовательного проекта «Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии». В рамках проекта ведущие ученые, члены Российской и международных Академий, видные представители вузовской науки прочитают тематические образовательные лекции по химии, науках о материалах, современным подходам в биологии и медицине. Видеозаписи лекций будут размещены в открытом доступе и могут быть использованы ВУЗами в основной и дополнительной образовательных программах, а также для самоподготовки и мотивации студентов и аспирантов на будущие научные достижения.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?
Анна Петренко
В статье рассказывается о коронавирусе 2019-nCoV — что мы знаем сегодня. А ведущие международные научные издательства предоставляют бесплатный доступ к новым статьям, посвященных изучению коронавируса

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.

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!



 
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.