Ученые из Массачусетского технологического университета создали новый оптический датчик, что может отследить цинк в камерах тела, разрешив исследователям определить больше о его функциях.Цинк есть значительным минералом и отыскан в каждой ткани в теле.
Тогда как большая часть цинка хорошо связано с белками, маленькие суммы лишь вольно связаны либо «мобильные».Эти мобильные цинковые ионы, как полагают, являются критическими для функционирования органов, включая мозг, поджелудочную предстательную железу и железу.
Сейчас ученые не всецело знают ролевые цинковые игры в биологических совокупностях, но Массачусетский технологический университет (MIT), которому верят ученые, их датчик имел возможность поменять это.В работе, размещённой в Продолжениях Национальной академии наук, они обрисовывают, как датчик флуоресцирует, в то время, когда это связывает с цинком и возможно предназначено к определенной органелле в клетке, разрешив им установить, где цинк есть самым сконцентрированным.Датчик надеется на Zinpyr1 (ZP1), молекула, первоначально развитая в той же лаборатории MIT больше чем 10 лет назад.
ZP1 основывается на краске, названной флуоресцеином, но в датчике это поменяно, дабы флуоресцировать лишь, в то время, когда это связывает с цинком.Ученые признают, что они испытали затруднения при планировании для определенных структур в клетках, и Роберт Рэдфорд, MIT postdoc и создатель изучения, растолковывает:«Мы имели некий успех посредством белков и пептидов, дабы предназначаться для мелких цинковых датчиков молекулы, но солидную часть времени датчики захватываются в кислых пузырьках в клетке, и станьте неактивными».
Ученые смогут отследить расположение цинка в клетках и приобретают лучшее познание роли минеральные игры в раковых клетках.Дабы преодолеть эти препятствия, исследователи внесли два трансформации в дизайн датчика. Во-первых, они установили кольцо защиты цинковой реакции, поменявшее его физические особенности и упростившее предназначаться.
Они кроме этого приложили «показатель адреса» к ZP1, направив его к митохондрии. Данный показатель, производная triphenylphosphonium, и положительно наполнен и гидрофобный, и датчик удачно вошел в клетки. Это разрешило исследователям визуализировать лужицы мобильного цинка в пределах митохондрии.Кристофер Чанг, учитель химии и молекулярный и цитобиология в Калифорнийском-университете-Беркли, что не был частью исследовательской группы, говорит:«Это – захватывающее новое понятие для ощущения применения комбинации реакции – и основанные на узнавании подходы, что имеет вероятное использование для диагностики, включающей цинк misregulation».
Роль цинка в клетках рака простатыУченые уже применяют датчик, дабы оказать помощь им осознать, из-за чего цинковые уровни, каковые в большинстве случаев довольно большие в простате, понижаются значительно в злокачественных клетках простаты.Рэдфорд продолжает:«Мы можем применять эти инструменты, дабы изучить цинковую торговлю в клетках простаты, и здоровых и больных. Методом исполнения, так, мы пробуем взять сведения, как цинковые уровни в клетке изменяются на протяжении развития рака простаты».
Согласно данным Центров по профилактике и контролю болезней (CDC), рак простаты есть самый распространенным раком среди американских мужчин и есть одной из основных обстоятельств смерти.Ученые MIT сейчас исследуют методы применять подобные флуоресцентные датчики, дабы создать диагностический анализ, потому, что рак простаты излечим, в случае если поймано достаточно рано.Как мы знаем, что цинк оказывает помощь стабилизировать протеиновую структуру и есть катализатором для некоторых клеточных реакций.
В простате цинк оказывает помощь накопить цитрат, компонент спермы.В митохондрии эпителиальных клеток простаты цинк, как мы знаем, ингибирует метаболический фермент, аконитазу.
Ученые считают, что методом блокирования аконитазы, цинк уменьшает цикл трикарбоновых кислот – последовательность реакций должен был произвести АТФ, энергетическую валюту клетки.Большинство производства АТФ происходит в митохондрии, и команда MIT рассудила, что, в то время, когда клетки простаты становятся злокачественными, они высылают цинк из этого, разрешая раковым клеткам произвести избыточную энергию, которую они должны вырастить и поделить.Рэдфорд растолковывает:«Если бы клетка делится неудержимо, и требуется большое количество химической энергии, тогда это определенно не желало бы цинка, вмешивающегося в аконитазу и предотвращающего производство большего количества АТФ».
Ученые нашли, что не обращая внимания на то, что злокачественные клетки простаты поглотили цинк, он не собрался в mitochondira, которого они требуют, поддерживает теорию.Предстоящие изучения в ролевой цинк играются в теле
Результаты изучения предполагают, что в здоровых клетках, цинк может нести к митохондрии неопознанный белок. Это принуждает исследователей предполагать, что в раковых клетках, белок возможно инактивирован.Будущие изучения планируются, что создаст палитру датчиков, созданных, дабы предназначаться для разных органелл в клетке.Исследователи сейчас концентрируют свои силы на роли цинка в мозгу, где это, как полагают, трудится нейромедиатором.
Они изучат то, что ролевой цинк играется в слушании, запахе и виде.Стивен Липпард, ведущий преподаватель и автор Артура Амоса Нойеса Химии в MIT, завершает:«Идентификация внутриклеточных целей мобильного цинка есть серьёзным шагом в понимании его подлинной функции в биологической сигнализации.
Следующие шаги включат открытие определенных химических проводящих дорог, затронутых цинковым связыванием с рецепторами в органеллах, таких как объяснение и белки структурных и сопутствующих функциональных трансформаций, происходящих в ходе».