Técnica Laser examina el movimiento en el núcleo de la célula viva

CHICAGO - Por chocar dos haces de láser de frente, los científicos de la Universidad de Illinois pueden medir el movimiento de la cromatina (pequeños paquetes de ADN) en el núcleo de una célula viva.

"ADN, en forma de cromatina, juega un papel clave en varias reacciones químicas importantes que se producen en las células vivas", dijo Christopher Bardeen, profesor de la interfaz de usuario de la química.

"La comprensión de cómo la cromatina afecta la motilidad reacciones, como la transcripción del ADN en ARN para la producción de proteínas, es esencial para extender nuestro conocimiento en áreas tales como la reproducción celular, embriología y la ingeniería genética."

Si bien los científicos a entender cómo funcionan las reacciones químicas en un tubo de ensayo simple, el ambiente denso en una célula viva presenta un sistema mucho más complicado.

"Una célula viva es un recipiente de reacción muy compleja, llena de proteínas y otras moléculas grandes que deben moverse e interactuar", dijo Bardeen. "Si tratamos de tomar una celda aparte y examinar sus componentes, nos encontramos con que ya no se comportan como lo hacen en las células vivas, intactas."

Para el movimiento de la cromatina medida no invasiva en una célula de la piel rana viva, Bardeen y posgrado Sara Davis y Andrew Stout combinan una técnica de fluorescencia láser de dos fotones con una geometría contador de propagación de onda estacionaria.

En primer lugar, la célula es tratada con un tinte fluorescente que etiqueta inofensiva selectivamente el ADN. Entonces, dos contra-propagación, rayos láser en el infrarrojo cercano se utilizan para crear un patrón de interferencia de onda estacionaria en la célula y excitar la fluorescencia a través de una transición de dos fotones.

A continuación, los investigadores aparecen brevemente la potencia del láser, el blanqueado así parte del colorante y la creación de un patrón de señal característico. Como los meneos de ADN de todo, este patrón se lava poco a poco y la señal de fluorescencia se recupere.

"Si el ADN no se movía, podríamos blanquear un patrón y se quedaría congelado en la señal de interferencia para siempre", dijo Bardeen. "Mediante la supervisión de la decadencia del patrón de blanqueada, podemos decir que el ADN está en movimiento, y podemos medir ese movimiento con una precisión de unos 20 nanómetros."

Las mediciones preliminares han hecho alusión a la aparición de subdiffusion dentro del núcleo de la célula, dijo Bardeen. "La cromatina se tambalea alrededor, al parecer chocar con las moléculas vecinas y no se mueve por lo que debe tener en el tiempo transcurrido."

Esto indica que el hacinamiento molecular es extremadamente importante en la escala de nanómetros de longitud, y sugiere una gran diferencia entre la vida y la muerte, dijo Bardeen. "Cuando una célula ha muerto, no vemos ninguna difusión que ocurre. De hecho, no vemos ningún movimiento en la celda en absoluto ".

Movimiento celular no es sólo una operación mecánica simple, dijo Bardeen. "El movimiento es de alguna manera conectado con la vida misma. Es una de las cosas que diferencia a una célula viva a partir de un trozo de ADN ".

Los investigadores describen su técnica experimental y presentar datos preliminares sobre el movimiento de la cromatina en la reunión nacional 222a American Chemical Society en Chicago. La presentación tendrá lugar en la sala N138, McCormick Place.