מדענים, החוקרים את פעילותם המדויקת של תאים, עשויים לקבל סיוע לעבודתם בזכות שיטה חדשה לתיוג ודימות חלבונים בתוככי תאים חיים
השיטה החדשה, שפותחה ע”י צוות מחקר מאוניברסיטת אילינוי בראשותו של הפרופסור לכימיה Lawrence Miller, מספקת את המראה הברור והדינאמי ביותר שהושג עד כה של יחסי-הגומלין שבין חלבונים בתאים באמצעות מיקרוסקופ ייחודי. ממצאי המחקר מפורסמים בכתב-העת המדעי Proceedings of the National Academy of Sciences.
ידיעת המיקום והתזמון של פעילות חלבונים מסוימים בתא הינה גורם מפתח להבנת תהליכי החיים ברמה המולקולארית.
בשיטה החדשה, המכונה “העברת אנרגיה של תהודת נהורנות” (luminescence resonance energy transfer), שני חלבונים בתא מתויגים ע”י פרודות זוהרות בעלות צבעים שונים, הקולטות אור בצבע אחד ופולטות אותו בצבע אחר. באמצעות קבלת מספר תמונות של התא, המכיל את החלבונים הללו, וניתוח מתמטי שלהן, החוקרים מסוגלים לקבל מידע לגביי המיקום המדוייק של החלבונים וטיב פעילותם ההדדית.
החוקרים השתמשו בסוג חדש של פרודה זוהרת עבור התיוג, בזכותה ניתן היה לקבל את אותו המידע באמצעות מספר תמונות מועט יותר. עובדה זו מפשטת את הניתוח ומאפשרת עיבוד מידע המהיר בחמישה סדרי-גודל מהמקובל כיום. התמונות המתקבלות עצמן היו ברגישות הגבוהה בחמישים סדרי-גודל מהרגיל.
החוקרים השתמשו בגישה כימית-גנטית משולבת לשם תיוג החלבונים שענינו אותם. אחד מהחלבונים עבר שינוי גנטי כך שיוכל להיקשר לתצמיד מתכתי של טרביום (terbium, Tb). לתצמיד זה יש מרווח זמן ארוך במיוחד בין רגע הקליטה לרגע הפליטה של האור. החלבון השני שונה גנטית כך שיוכל להיקשר לתג זוהר בעל משך זמן פליטה קצר. כאשר שני החלבונים מגיבים ביניהם, התגים הזוהרים שלהם מתקרבים זה לזה ומפיקים אות זוהר ייחודי, הניתן לגילוי באמצעות מיקרוסקופ.
קבוצת החוקרים ערכה שינויים במיקרוסקופ רגיל בכדי לנצל את זמן החיים הארוך של תגי הטרביום שבחלבונים. הקרנת אור שימשה לייזום פליטת האור של הטרביום ולגילויו לאחר שהצורונים הזוהרים האחרים בתוככי התאים כבר הפכו לבלתי-פעילים (שחורים ובלתי-נראים), מה שמאפשר להסיר רקע בלתי-רצוי מהתמונה המתקבלת.
השיטה החדשה “מגבירה את הרגישות והופכת את כל התהליך למהיר יותר,” מסביר החוקר הראשי. “גורמים אלו מגדילים את הפרדת הזמנים של הניסוי, כך שניתן לראות את השינויים בפעילות החלבונים במרווחי זמן קצרים יותר, מצב המאפשר לך להבין טוב יותר תופעות ביולוגיות.”
השיטה חייבה מציאת דרך מהימנה להעברת גלאי הטרביום הזוהר דרך קרומית תא חי מבלי לזהם או לפגום בתא עצמו. לשם כך פיתחו החוקרים דרך לנצל את תהליך הגַּמְעָנוּת (pinocytosis) של התא עצמו, תהליך שבו התאים קולטים לתוכם כמויות קטנות של הנוזל החוץ-תאי שמסביבם.
“באמצעות כלי חדשני זה, אנו מקווים שביולוגיים תאיים ואחרים יצליחו לחקור ולהבין תופעות שלא נראו בעבר, כדוגמת יחסי-גומלין שלא ניתן היה לראותם בתאים חיים בזמן אמת,” מציין החוקר. “אנו תקווה כי השיטה תוביל לקבלת מידע שיקל עלינו להבין כיצד פועלים מנגנונים ביולוגיים.”
