Işık Oluşturan Haberci Moleküller Hücreyi İzlemeyi Kolaylaştırır
Kemilüminesans reaktifler, hücrelerdeki aktiviteyi izlemek için yardım eder.
Aydınlatan Reaksiyonlar; koruyucu grup, elektron çekici grup içeren Schaap reaktifine taşındığında, kemilüminesans olan kararsız bir ara madde üretir.
Bilim adamları, harici bir ışık kaynağı olmaksızın hücrelerdeki hareketleri saptamak için, kemilüminesans yapan haberci molekülleri, hücrelerde genetik mühendisliği yapabilir. Ancak, küçük moleküllerden oluşan yeni bir sınıf, genetik modifikasyonu önleyerek, hücrelere nüfuz edebilir ve biyolojik süreçlerini kemilüminesansla izleyebilir.
Kemilüminesans, ışıklı çubuğun kimyasal reaksiyon ışığı üretmesiyle meydana gelen ışıklı süreçtir. Araştırmacılar bunu reaktif oksijen türlerini izlemek, patojen enfeksiyonları teşhis dışında, kromatografi, elektroforez, bağışıklık tahlili, nükleik asit tahlili ve boyama deneylerinde de tespit etmek için kullanıyorlar.
Yeni reaktifler, yaygın olarak kullanılan kemilüminesans yapan Schaap’ın adamantilin molekülünden dioksetanların değiştirilmiş versiyonlarıdır; bunların her biri, belirli bir enzim veya reaktif bileşik mevcut olduğunda reaksiyona giren karakteristik bir koruma grubuna sahiptir. Örneğin koruyucu gruplar, belirli bir enzim için substrat olabilir. Bu enzim mevcut olduğunda, koruyucu grup Schaap reaktantından ayrılır ve bu da kemilüminesans olan kararsız bir fenolat-dioksetan verir.
Schaap’ın reaktifleri organik çözücülerde iyi çalışır, ancak suda düşük ışık yayar. Üç bileşenli sistemlerde her biri Schaap reaktifi olan, yüzey aktif cismi ve heyecan verici bir floresan boya karışımı, Schaap reaktifleri olarak suda yaklaşık 100 kat daha parlaktır; ancak toksik olduğu için karışımlar hücrelerde kullanılmaz. Bilim adamları ayrıca, hücrelerdeki gen ekspresyonunu ve diğer işlemleri izlemek için ateşböceği substratı-enzim çifti lüsiferini ve lüsiferaz’ı kullanabilirler, ancak lüsiferaz üretmek için hücreleri ilk önce mühendislik yapmaları gerekir.
Tel Aviv Üniversitesi’nden Doron Shabat ve Cenevre Üniversitesi’ndeki meslektaşları Schaap’ın reaktiflerini hücrelerde kullanımına izin verecek şekilde aydınlattı.
Ekip, reaktiflerin fenolat grubu üzerindeki konjuge pozisyonlara elektron çeken sübstütiyeler ekleyerek su bazlı ortamda daha fazla ışık yayan uzun π-elektron sistemleri yaratıyor. Akrilonitril ve klor grupları eklenerek değiştirilmiş bir reaktif, sulu çözeltide, geleneksel Schaap reaktifinden 1.000 kat daha az ve üç bileşenli bir sistemin 10 katı kadar fazla miktarda ışık yayar. Lusiferin de neredeyse lusiferaz kadar parlaktır, tek farkı hücrelere yayılabilir ve genetik mühendisliği gerektirmez.
Shabat ile daha önceki bir projede işbirliği yapan Scripps Araştırma Enstitüsü’nden Phil S. Baran, “Bu, kemilüminesan teşhis için çok başarılı ve alanında devrim yaratan bir model” diyor.
Shabat ve iş arkadaşları, çeşitli enzimler veya reaktif bileşikler için uyarıcı substratlar olarak, tek hücrelerde β-galaktosidaz aktivitesini görüntüleme ve sulu solüsyonda alkalin fosfataz, glutatyon ve hidrojen peroksidi saptamak için farklı koruma grupları ekleyerek yeni reaktifleri kullandı.
Southern Methodist Üniversitesi’nden Alexander R. Lippert, “Bu sade ve şık molekül tasarımı etkileyici bir gelişme sağlıyor” diye belirtiyor. “Sinyal zayıflaması, toksisite ve arka plan paraziti dahil floresan bazlı hücre analizi ile ilgili birçok sorunu ortadan kaldıran,” uyarı ışık kaynağına ihtiyaç yok “diyor.
Shabat ve meslektaşları, olası in vivo kullanımında dokuya derinlemesine nüfuz etme yeteneklerini geliştirmek için moleküllerin ışık emisyon aralığını görünürden kızılötesine genişletmeyi umuyorlar.
Kaynak : acs.org
