Os pesquisadores desenvolveram proteínas fluorescentes que podem ser controladas por luz laranja e verde. Essas proteínas ajudarão a estudar processos em células vivas. Os resultados foram publicados em Métodos da Natureza .

Proteínas fluorescentes emitem luz visível intensa com comprimentos de onda que variam de 390 a 700 nm. As funções naturais de tais proteínas são diversas; por exemplo, algumas espécies de água-viva usam manchas verdes fluorescentes para atrair pequenos organismos que servem de alimento. As propriedades ópticas de certas proteínas fluorescentes podem ser controladas com luz. Por exemplo, tais proteínas podem ser ativadas e desativadas, e são, portanto, chamados comutáveis. Proteínas fluorescentes comutáveis ​​são amplamente utilizadas em um novo grupo de métodos chamado microscopia de fluorescência de super-resolução (nanoscopia), que permite imagens de estruturas intracelulares extremamente detalhadas. Atualmente, os cientistas costumam usar irradiação azul ou violeta para tal microscopia, que é altamente tóxico para as células, pois perturba sua fisiologia normal e pode até causar a morte.

"Fomos os primeiros a criar proteínas fluorescentes fotoativáveis ​​com propriedades ópticas que podem ser controladas usando luz verde e laranja em vez de radiação azul-violeta. A vantagem disso é o dano mínimo às células. Usamos novas proteínas para observar mudanças no citoesqueleto em células vivas. hora extra, "explicou Aleksandr Mishin, Ph.D, pesquisador sênior do Instituto Shemyakin-Ovchinnikov de Química Bioorgânica da Academia Russa de Ciências, que liderou o projeto RSF.

A fim de criar essas proteínas fluorescentes, os cientistas os alteraram por mutagênese direcionada e aleatória via reação em cadeia da polimerase. Em seguida, os cientistas clonaram proteínas e selecionaram as de melhor desempenho usando um microscópio. Os autores analisaram resultados de experimentos realizados por outros biólogos e determinaram como o microambiente do cromóforo (resíduo de aminoácido aromático responsável pela absorção da luz na proteína) deve ser alterado para torná-lo capaz de fotocomutação.

Contudo, o resultado esperado tem efeitos colaterais, incluindo brilho reduzido da proteína. Os pesquisadores usaram mutagênese aleatória para encontrar mutações adicionais, que compensa os efeitos colaterais do método, preservando a mutação alvo.

As proteínas são chamadas de proteínas repórter, pois agem como "espiões" dentro das células. Eles estão ligados a outras proteínas que podem então ser rastreadas em uma célula viva. As informações detalhadas assim obtidas podem ser usadas em ciências básicas ou pesquisas biomédicas. Por exemplo, células tumorais em pacientes com câncer exibem distúrbios dramáticos de mobilidade celular e mudanças estruturais dinâmicas no citoesqueleto, uma carcaça no citoplasma de uma célula viva. Enquanto isso, a investigação desses processos em células vivas por nanoscopia é difícil devido à irradiação excessivamente intensa das amostras, tornando necessária a utilização de métodos menos tóxicos para o organismo.

Os autores usaram seu desenvolvimento para realizar a microscopia de super-resolução RESOLFT. As proteínas têm uma característica importante:a troca de fotos é muito eficiente, o que significa que a fluorescência pode ser ligada e desligada em milissegundos. Isso não se aplica a todos os métodos de microscopia. Em alguns casos, a alta velocidade será apenas um incômodo. No RESOLFT, o ciclo liga-desliga é repetido muitas vezes para pontos adjacentes que são digitalizados com feixes de laser. Quanto melhor for o tempo de troca de uma etiqueta fluorescente, quanto mais rápido a imagem completa pode ser obtida, já que o photoswitching em cada ponto requer menos tempo.

"As proteínas fluorescentes que criamos permitirão microscopia de super-resolução sem prejudicar a célula viva, que abre oportunidades para estudar processos dinâmicos dentro da célula, "Concluiu Aleksandr Mishin.