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Método de imagem revela ‘sinfonia de atividades celulares’

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

sexta-feira, 27 novembro 2020 07:40

Áreas

Biologia Celular e Molecular. Bioquímica.

Dentro de uma única célula, milhares de moléculas, como proteínas, íons e outras moléculas de sinalização, trabalham juntas para realizar todos os tipos de funções – absorção de nutrientes, armazenamento de memórias e diferenciação em tecidos específicos, entre muitas outras.

Decifrar essas moléculas e todas as suas interações é uma tarefa monumental. Nos últimos 20 anos, cientistas desenvolveram marcadores fluorescentes que podem usar para ler a dinâmica de moléculas individuais dentro das células. No entanto, normalmente apenas um ou dois desses sinais podem ser observados por vez, porque um microscópio não pode distinguir entre muitas cores fluorescentes.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram recentemente uma maneira de criar imagens de até cinco tipos diferentes de moléculas ao mesmo tempo, medindo cada sinal de locais distintos e aleatórios em uma célula. “Essa abordagem pode permitir que os cientistas aprendam muito mais sobre as complexas redes de sinalização que controlam a maioria das funções celulares”, disse o Dr. Edward Boyden, professor de Neurotecnologia e de Engenharia Biológica e Ciências Cognitivas no MIT.

“Existem milhares de moléculas codificadas pelo genoma e elas estão interagindo de maneiras que não entendemos. Somente observando-os ao mesmo tempo podemos entender seus relacionamentos ”, disse o Dr. Boyden, que também é membro do Instituto de Pesquisa do Cérebro do MIT e do Instituto Koch para Pesquisa Integrativa do Câncer.

Em um novo estudo, o Dr. Boyden e seus colegas usaram esta técnica para identificar duas populações de neurônios que respondem aos sinais de cálcio de maneiras diferentes, o que pode influenciar como eles codificam memórias de longo prazo, dizem os pesquisadores.

Clusters fluorescentes

Para tornar a atividade molecular visível dentro de uma célula, os cientistas normalmente criam marcadores fundindo uma proteína que detecta uma molécula alvo com uma proteína que brilha. “Isso é semelhante a como um detector de fumaça detecta a fumaça e, em seguida, acende uma luz”, explicou a estudante de pós-graduação Shannon Johnson. A proteína brilhante mais comumente usada é a proteína fluorescente verde (GFP), que é baseada em uma molécula originalmente encontrada em uma água-viva fluorescente.

Para aumentar o número de sinais que eles podiam ver, os pesquisadores começaram a identificar os sinais por localização em vez de cor. Eles modificaram os marcadores existentes para fazer com que eles se acumulassem em grupos em diferentes locais dentro de uma célula. Eles fizeram isso adicionando dois pequenos peptídeos a cada marcador, o que os ajudou a formar ‘clusters’ distintos dentro das células.

Com a nova técnica, cada célula acaba com centenas de grupos de marcadores fluorescentes. Depois de medir a atividade de cada cluster sob um microscópio, com base na alteração da fluorescência, os pesquisadores podem identificar qual molécula estava sendo medida em cada cluster, preservando a célula e colorindo para marcadores de peptídeo que são exclusivos. Os marcadores peptídicos são invisíveis na célula viva, mas podem ser coloridos e vistos após a obtenção da imagem ao vivo. Isso permite aos pesquisadores distinguir os sinais de moléculas diferentes, mesmo que todas elas possam apresentar a mesma cor fluorescente na célula viva.

Os resultados do estudo foram publicados na revista científica Cell.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do MIT (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News Office. Imagem: Divulgação, MIT.

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