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 "молекулярной линейки": если модифицированный трансмембранный белок с полигистидиновым тэгом на внешнем конце способен взаимодействовать с АСМ-зондом, имеющим функциональную Ni-NTA группу, - значит, толщина клеточной стенки меньше, чем длина "линейки".

Рисунок 2. Взаимодействие гистидиновых остатков с Ni-NTA. Желтым цветом обоначен АСМ-зонд, лиловым - Ni-NTA, черным - гистидины, синим - белок.

Рисунок 3. "Сенсограммы", позволяющие определить толщину клеточной стенки. Синие точки относятся к обыкновенным пекарским дрожжам, красные - к мутантным клеткам с утолщённой клеточной стенкой.

Линейка для измерения клеточной стенки

Ключевые слова:  АСМ, клеточная стенка, микроорганизмы, прижизненные исследования

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

11 сентября 2010

Коллектив учёных из Бельгии и Германии предлагает интересный метод прижизненного наблюдения за толщиной клеточной стенки микроорганизмов. Обычно детали строения клеточной стенки изучают при помощи электронной микроскопии. Для этого препарат микроорганизмов фиксируют и нарезают на ультратонкие срезы – разумеется, клетки при этом умирают, и нет никакой возможности проводить прижизненные наблюдения.

Зачастую бывает интересно посмотреть, как именно меняется толщина клеточной стенки в ответ на изменение условий окружающей среды, проследить за динамикой этого процесса в живых клетках. И вот учёные придумали для этих целей «молекулярную линейку».

Суть метода отображена на рисунке 1 и состоит в следующем. Представьте себе, что в клетке имеется белок, свёрнутый в глобулу определённой длины. Известная часть этого белка расположена в цитоплазме, другая часть проходит сквозь клеточную мембрану, и, наконец, третья часть торчит из мембраны наружу – а вернее, внутрь клеточной стенки. Пусть длина третьей части нам известна – это и есть «молекулярная линейка». Допустим, на внешнем конце у нее имеется какая-нибудь функциональная группа – например, гистидиновый тэг. Тогда, если длина «линейки» больше, чем толщина клеточной стенки, с этой гистидиновой группой может взаимодействовать зонд атомно-силового микроскопа, кончик которого модифицирован группой Ni-NTA (рисунок 2).

Придумав принцип, учёные отработали его на экспериментальных клетках – дрожжах. Конечно, подходящего белка в дрожжах не нашлось, пришлось прибегнуть к методам генной инженерии. За основу взяли некий белок Wsc1, у которого имеются требуемые цитоплазматическая и трансмембранная части, а вот третья часть слишком коротка – заканчивается где-то в толще клеточной стенки. К этой части были добавлены дополнительные аминокислоты, чтобы получить «линейки» разной расчётной длины – 90 нм, 107 нм, 117 нм и т.д. На концах «линеек», как вы уже догадались, расположилась последовательность из восьми гистидиновых остатков.

При помощи метода «молекулярных линеек» учёные определили, что толщина клеточной стенки обыкновенных пекарских дрожжей составляет 115 нм, а дрожжей-мутантов с утолщённой клеточной стенкой – 140 нм (рисунок 3). Обрабатывая клетки веществами, которые должны приводить к увеличению или уменьшению толщины клеточной стенки, учёные, действительно, получали соответствующие отклики от своих «линеек».

Интересно, что по данным просвечивающей электронной микроскопии толщина клеточной стенки обыкновенных пекарских дрожжей оценивается в 105 нм. Казалось бы, новый метод даёт довольно близкое значение (115 нм). Однако авторы исследования считают, что разница почти в 10% является существенным расхождением, и предлагают несколько объяснений этому. Во-первых, длину «молекулярных линеек» не измеряли, а рассчитывали исходя из знаний о размерах аминокислот и длине пептидных связей. Но учёные утверждают, что не могли ошибиться в своих расчетах на целых 10 нм. Поэтому они более склонны полагать, что это ПЭМ даёт заниженные значения из-за артефактов, возникающих в процессе приготовления препарата, а предложенный ими метод более точен.

Работа «Measuring Cell Wall Thickness in Living Yeast Cells Using Single Molecular Rulers» опубликована в ACS Nano.


Источник: ACS Publications



Комментарии
Режабек Борис Георгиевич, 27 октября 2010 14:01 
Я в восторге! Где достать такую линейку?

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

 

Одноэлектронный транзистор
Одноэлектронный транзистор

Конкурс логотипа ФНМ МГУ
Факультет наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет творческий конкурс логотипа (эмблемы) ФНМ, работы принимаются с 21 августа до 15 сентября 2019 года. Участники - все, кто имеет или когда бы то ни было имел отношение к ФНМ МГУ: студенты, аспиранты, преподаватели, сотрудники, выпускники, а также все творческие люди из большой университетской семьи.

Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»
Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

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.