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

 

Магические кластеры
Магические кластеры

NAUKA 0+ Фестиваль науки в Москве
8-10 октября в Москве проходит Фестиваль науки NAUKA 0+. В этом году фестиваль соберёт учёных со всех шести континентов нашей планеты, лучших исследователей из России, лауреатов государственных премий, молодых учёных, и, конечно, лауреатов Нобелевской премии.

Названы лауреаты Нобелевской премии по химии
Нобелевскую премию по химии за 2021 год присудили Бенджамину Листу и Дэвиду Макмиллану за разработку методов асимметричного органокатализа

Названы лауреаты Нобелевской премии по физике
Нобелевскую премию по физике за 2021 год присудили трем ученым — Сюкуро Манабе, Клаусу Хассельману и Джорджио Паризи.

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.

Академик Е.Н. Каблов: «Для освоения космоса нужны новые материалы»
Янина Хужина
В этом году весь мир отмечает 60-летие первого полета человека в космос. Успех миссии Юрия Гагарина стал возможен благодаря слаженной работе многих людей: физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков и, конечно, материаловедов. «Научная Россия» обсудила с академиком РАН Евгением Кабловым основные вехи в развитии космического и авиационного материаловедения.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2021 году
коллектив авторов
25 - 28 мая пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

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.