|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Генетически кодируемый рН/хлоридный сенсор на основе желтого флуоресцентного белка из Phialidium spдипломная работа (Бакалавр)
- Научные руководители: Пахомов Алексей Александрович, Есипов Дмитрий Станиславович
- Автор: Чевокина Елизавета Сергеевна
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2021
- Аннотация: Гомеостаз — термин, введенный в 1932 Уолтером Кенноном [1], означает способность открытой (чаще всего биологической) системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния и состава посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Такая система стремится к самовоспроизведению, преодолению сопротивления внешней среды и восстановлению утраченного равновесия. Кислотно-основное состояние является одним из важнейших параметров гомеостаза, так как от соотношения гидроксильных и водородных ионов во внутренней среде организма зависят такие параметры, как активность ферментов и их сродство к субстрату, процессы обмена белков, углеводов и жиров, постоянство водно-электролитного баланса, направленность и интенсивность окислительно-восстановительных реакций, возбудимость и проницаемость мембран и т.д. В регуляции кислотно-основного состояния принимают участие буферные системы крови, а также физиологические процессы, происходящие в легких, почках, печени, желудочно-кишечном тракте и других органах. Данный термин применим для такой системы, как клетка. В норме в большинстве организмов значение рН цитоплазмы клетки не превышает 7.0-7.2 и относится к жестким биологическим константам: сдвиг даже на 0.4-0.5 единицы рН может привести к тяжелым нарушениям функций как самой клетки, так и ее окружения. Для некоторых заболеваний характерен сдвиг рН в ту или иную сторону; например, значение рН цитоплазмы опухолевых клеток может быть несколько смещено в щелочную область. Также известен эффект Варбурга [2], заключающийся в получении опухолевыми клетками энергии путем высокоактивного гликолиза с последующим образованием молочной кислоты и ее секрецией в межклеточное пространство. Из-за этого рН микроокружения клеток снижается, что изменяет интерфейс опухолевой стромы, допуская повышенную инвазивность, а также дает опухолевым клеткам конкурентное преимущество в получении глюкозы перед соседними клетками. Другим примером гомеостаза внутри клетки может стать ионный состав цитоплазмы. В отличие от рН, он не является постоянным в связи с наличием на мембране клетки белков-транспортеров ионов. Особенно интересен хлорид-анион: он может отвечать за изменение скорости пролиферации опухолевых клеток [28], а уровень экспрессии белков хлоридных ионных каналов повышен в онкогенных клетках некоторых тканей [29]. Для того чтобы измерить ионный состав внутри клетки, можно использовать внешние сенсоры. Тем не менее, этот способ неудобен тем, что требует нарушения целостности клетки. Кроме того, измерить значение концентрации определенного иона, малой молекулы или белка, например, в нескольких компартментах в одной клетке становится уже затруднительно. Методы флуоресцентной микроскопии в комбинации с методами белковой и генной инженерии позволяют осуществлять визуальный анализ различных внутриклеточных характеристик (например, присутствие определенного белка или значение pH) большого количества клеток без нарушения их целостности. Для этого необходимо встраивание в ДНК клеточной культуры генов модифицированного белка/белков. В качестве такого белка в большинстве случаев выступают различные виды GFP [5], концентрацию и конформацию которых можно определить при воздействии на культуру света определенной длины волны по интенсивности эмиссии флуоресценции и длине волны (цвету) в каждой точке. Интерес представляет создание белка, который может быть использован в качестве сенсора одновременно двух характеристик клеток (pH и [Cl]), являющихся маркерами опухолей.
- Добавил в систему: Есипов Дмитрий Станиславович