Результаты исследования, выполненного при поддержке Российского научного фонда, опубликованы в журнале ACS Sensors (ред. - Пресс-служба РНФ).
Билирубин (от лат. bilis — желчь и ruber — красный) — желчный пигмент, один из главных компонентов желчи в организме человека и животных. Билирубин образуется в норме как результат расщепления белков, содержащих гем: гемоглобина, миоглобина и цитохрома. Сывороточный тест измеряет уровень билирубина в крови, что отражает общее количество билирубина в организме. Такой анализ широко используется для диагностики заболеваний печени, гемолиза и проблем с желчевыводящими путями. Однако для детектирования билирубина на уровне отдельной клетки, необходимого в персонализированной медицине, необходимы специальные молекулярные инструменты.
Основным объектом работы стал белок UnaG из японского угря (Anguilla japonica), связывающий билирубин в живых клетках. Для визуализации билирубина была проведена рациональная модификация структуры белка UnaG с использованием технологии расширения генетического кода и трансляционной вставки в его последовательность неканонических аминокислот. Это позволило ученым, во-первых, определить крайние позиции на шкале времен жизни возбужденных состояний билирубина в UnaG и, во-вторых, продемонстрировать, что даже небольших структурных изменений достаточно для надежного разделения сигнала билирубина по времени жизни флуоресценции. Теперь исследователи могут использовать UnaG для визуализации билирубина в разных частях клетки методом флуоресцентной микроскопии с регистрацией времени жизни флуоресценции (Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, FLIM). Это представляет интерес для изучения объектов, в которых использование стандартных генетически кодируемых флуорофоров, подобных зеленому флуоресцентному белку (GFP), невозможно из-за необходимости кислорода для созревания хромофора.
«Важно, что FLIM позволяет мультиплексировать сигналы от UnaG с одинаковой энергией кванта, но разным временем жизни, создавая палитру цветов для функциональной микроскопии. Поскольку билирубин присутствует почти во всех клетках, этот альтернативный метод визуализации, не зависящий от созревания хромофора, является перспективным для исследований и разработок в области биомедицинских приложений», – рассказала научный сотрудник лаборатории физико-химии биологических мембран биологического факультета МГУ Светлана Сидоренко.
