Vědci z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého uspěli v soutěži Grantové agentury ČR s projektem zaměřeným na vývoj inovativních postupů přípravy fluorescenčních molekul tak, aby se v živých buňkách chovaly přirozeněji a spolehlivěji. Odborníci z výzkumné skupiny Athanasiose Markose z katedry organické chemie díky této technologii získají nové možnosti pro studium biomolekul v buňkách a živých organismech. Podpořený projekt Bioorthogonal synthesis of fluorophores byl zahájen v letošním roce.
Fluorofory jsou molekuly schopné absorbovat světlo určité vlnové délky a následně vyzařovat světlo o delší vlnové délce. Pokud fluorofory připojíme k vybraným biomolekulám, můžeme je doslova „rozsvítit“, což umožňuje sledovat jejich přirozené chování v buňkách – například lokalizaci a pohyb proteinů nebo průběh biochemických reakcí. Fluorescenční zobrazování se dnes řadí mezi základní nástroje moderní biologie a medicíny.
Limity tradičních syntetických postupů
Paradoxem ale je, že samotné fluorofory se běžně připravují za podmínek, které mají k fyziologickému prostředí daleko – v organických rozpouštědlech, při vyšších teplotách nebo za použití reaktivních chemikálií. Takto vzniklé molekuly se však musí do buněk nějakým způsobem vpravit, což často představuje velký problém, který vede k neefektivnímu a nepřesnému značení.
Cílem projektu je tento nedostatek odstranit. Výzkumníci chtějí vyvinout postupy, které umožní syntézu fluoroforů ve vodném prostředí, při mírné teplotě a neutrálním pH. Tedy v podmínkách blízkých těm, ve kterých budou následně fungovat uvnitř buněk. Díky tomu se má zpřesnit zobrazování biomolekul a rozšíří se možnosti studia biologických procesů přímo v živých buňkách.
Syntéza ve fyziologickém prostředí jako nové řešení
„Technologii přípravy fluoroforů za fyziologických podmínek budeme nejprve testovat v laboratorních systémech napodobujících buněčné prostředí. Po ověření účinnosti se zaměříme na jejich přípravu na proteinech – nejprve mimo buňky a následně přímo v živých buňkách,“ uvedl řešitel projektu Athanasios Markos.
Pro vývoj nové syntézy budou vědci využívat pokročilé syntetické a analytické metody a v buněčných experimentech také fluorescenční mikroskopii, která umožňuje přesně sledovat, kde se označené biomolekuly v buňce nacházejí.