Ciencias

Una nueva sonda fluorescente polarizada para revelar la dinámica arquitectónica de las células vivas.

A. Descripción general de la estructura POLArIS. Verde, intercambiador circular de la supercarpeta GFP (cpGFP); Amarillo, Adhiron (Affimer); Ligando gris helicoidal Α que conecta cpGFP y Adhiron; Azul y naranja, ata al objetivo. Imagen ampliada de la región del cuadro de línea discontinua en A. cpGFP y Adhiron están conectados rígidamente por un enlazador α-helicoidal. Imagen ampliada de la región de caja de línea continua en A. La orientación de la polarización de fluorescencia POLArIS refleja la orientación del momento dipolar de transición del fluoróforo indicado por la flecha magenta de dos puntas. La proteína POLArIS purificada que se une específicamente a F-actina se añadió a los filamentos de actina reconstituidos in vitro y se observó con microscopía de polarización de fluorescencia. Izquierda: imagen de fluorescencia. Barra de escala blanca, 1 μm. Derecha: se ha analizado el estado de polarización de los puntos de fluorescencia en la imagen de la izquierda. La orientación y la longitud de las barras amarillas indican la orientación y la fuerza de la polarización de fluorescencia, respectivamente. Barra de escala amarilla, factor de polarización = 0,5. Crédito: Departamento de Neuroanatomía y Neurobiología Celular, TMDU

Monitorear las alineaciones de los bloques de construcción de las células es importante para comprender cómo se construyen las células. Al colaborar con científicos de imágenes en MBL, investigadores en Japón han desarrollado una nueva sonda que llaman POLARIS, que permite imágenes en tiempo real de orientaciones moleculares en células vivas.


Un fluoróforo emite luz polarizada mientras brilla. La orientación de la fluorescencia polarizada está estrechamente relacionada con la orientación del fluoróforo. Si una molécula de interés está conectada rígidamente con una etiqueta fluorescente, como la proteína verde fluorescente (GFP), la fluorescencia polarizada del fluoróforo informa la orientación de la molécula.

“En enfoques anteriores para monitorear la orientación de la proteína de interés, los investigadores necesitaban desarrollar métodos efectivos de etiquetado de GFP restringido que pudieran ser diferentes para cada proteína de interés”, dijo una de las autoras principales del estudio, Ayana Sugizaki. “POLArIS utiliza un aglutinante similar a un anticuerpo que está rígidamente conectado con GFP, lo que permite un etiquetado restringido específico y versátil”, agrega otro autor principal, Keisuke Sato. El equipo utilizó una molécula de Adhiron disponible comercialmente (ahora renombrada como “Affimer”) como molécula enlazadora para unir GFP a un proteína objetivoy desarrolló POLArIS conectando Adhiron y GFP de una manera rotacionalmente restringida (Figura 1).

Como una molécula de Adhiron que se une específicamente a una molécula de interés se puede seleccionar fácilmente de una biblioteca de moléculas mediante el cribado de la presentación de fagos, POLArIS se puede diseñar para moléculas de interés. POLArIS se puede expresar en tipos específicos de células y orgánulos y será útil para estudiar la dinámica arquitectónica de los ensamblajes moleculares en una amplia gama de cultivos de células, tejidos y organismos completos. “Desde el punto de vista de la imagen de polarización de fluorescencia, POLArIS tiene ventajas significativas debido a su naturaleza codificada genéticamente”, dijo Tomomi Tani, investigador principal del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST) de Japón, quien se unió a este proyecto desde que fue científico asociado en MBL.

Películas de lapso de tiempo de la imagen de fluorescencia polarizada durante la primera escisión de un embrión de estrella de mar que expresa POLArIS que se une específicamente a F-actina de una manera rotacionalmente restringida (el mismo huevo que en la Fig. 2A). Las partes magenta en la película de la izquierda indican filamentos de actina alineados horizontalmente y las partes verdes para filamentos de actina alineados verticalmente. Correcto, la misma película con contraste mejorado. Crédito: Departamento de Neuroanatomía y Neurobiología Celular, TMDU

Usando la sonda de actina, el equipo descubrió la aparición y disolución transitorias de la arquitectura de actina F altamente ordenada que llamaron estructura FLARE, en división. células de un embrión de estrella de mar (Figura 2 y Película 1). “Descubrimos que la estructura se extiende a la corteza celular en asociación con los microtúbulos astrales”, dice el autor correspondiente, Sumio Terada, quien visitaba con frecuencia el MBL en Tokio, junto con sus colegas de TMDU. “Los microtúbulos astrales son los encargados de conectar el huso a la corteza celular y orientarlo correctamente, controlando el plano de las divisiones celulares”. Los mecanismos que determinan el plan de división celular son la clave para controlar muchos aspectos del desarrollo y, sin embargo, un misterio crucial. El descubrimiento de arquitecturas de actina alineadas radialmente arrojará luz sobre las preguntas más fundamentales sin respuesta en biología celular.

Una nueva sonda fluorescente polarizada para revelar la dinámica arquitectónica de las células vivas.

A. Imagen de polarización de fluorescencia de células vivas de la primera escisión de un embrión de estrella de mar que expresa POLArIS que se une específicamente a F-actina. Los filamentos de actina verticales y horizontales se muestran en magenta y verde, respectivamente. Se han observado estructuras FLARE hechas de filamentos de actina que se extienden radialmente como patrones cruzados de magenta y verde. Barra de escala, 50 μm B. Se fijó un embrión de estrella de mar en la primera escisión, se tiñó con faloidina conjugada con colorante fluorescente (tinción de actina F) y anticuerpo anti-tubulina (tinción de microtúbulos) y se observó con un microscopio confocal de barrido láser. Círculos amarillos, regiones de la estructura FLARE; Círculos rojos, regiones de microtúbulos astrales; caja verde, huso mitótico; flechas naranjas, centrosomas. Barra de escala, 100 μm. Crédito: Departamento de Neuroanatomía y Neurobiología Celular, TMDU


Imaginando los primeros momentos de un plano corporal emergiendo en el embrión


Mas informaciones:
Ayana Sugizaki et al, POLArIS, una sonda versátil para la orientación molecular, revelaron filamentos de actina asociados con microtúbulos de aster en embriones tempranos, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073 / pnas.2019071118

Suministrado por la Universidad Médica y Dental de Tokio

Cita: Una nueva sonda fluorescente polarizada para revelar la dinámica arquitectónica de las células vivas (2021, 13 de mayo) recuperada el 13 de mayo de 2021 en https://phys.org/news/2021-05-polarized-fluorescent-probe-revealing -architectural .html

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