Новости химической науки > Как определить сероводород в клетках

Специалисты по биохимии считают, что сероводород представляет собой важную для биологических сигнальных систем молекулу. Результаты исследования позволяют предположить, что эта молекула защищает от окислительного воздействия и модулирует активность мозга.

Тем не менее, существует лишь небольшое количество способов, позволяющих изучить поведение этой молекулы в живых системах. В новой работе корейские исследователи сообщают о создании экспрессной, селективной и чувствительной флуоресцентной пробы, эмиссия которой проявляется в результате контакта с сероводородом непосредственно в живых клетках.

Рисунок из Anal. Chem. 2014, DOI: 10.1021/ac503806w

Кио Ханн Ан (Kyo Han Ahn) отмечает, что за последние годы в литературе сообщалось о различных способах обнаружения сероводорода в клетках по флуоресцентному отклику, однако у всех способов были свои недостатки – какие-то, отличаясь высокой точностью, не были достаточно экспрессны (флуоресцентный отклик мог проявляться только через несколько часов), другие обладали невысокой чувствительностью и т.д.

Как отмечает Ан, содержание сероводорода в клетках меняется быстро, поэтому система детектирования H₂S должна работать быстро для возможности отследить эти флуктуации. Известные в настоящее время системы, отличающиеся и экспрессностью, и чувствительностью, увы, характеризуются крайней неразборчивостью – они реагируют на такие тиолы, как гомоцистеин, глутатион и цистеин, содержащиеся в клетках, не позволяя следить за динамикой содержания сероводорода.

Для разработки быстрого, чувствительного и селективного метода обнаружения сероводорода в живых клетках исследователи из группы Ана взяли в качестве исходного вещества ацедан, хорошо известный биологически совместимый флуоресцентный краситель, который ранее применялся в других исследованиях по обнаружению тиолов в клетках. Структура ацедана была модифицирована таким образом, что результат модификации демонстрировал флуоресценцию только в результате взаимодействия с сероводородом (по схеме реакции Михаэля). Первая версия флуоресцентного индикатора на H₂S отличалась экспрессностью и чувствительностью, но также давала отклик и на цистеин, и на глутатион.

Для повышения селективности исследователи изменили строение соединения-индикатора, введя в его бензольное кольцо две метоксильных группы. При выборе способа модификации они исходили из предположения, что дополнительные объемные заместители будут мешать цистеину и глутатиону достигать индикатора, в то время как меньшая по размеру молекула сероводорода достигнет реакционного центра.

Затраты на модификацию флуоресцентного индикатора окупились – индикатор начинал флуоресцировать, демонстрируя высокую интенсивность эмиссии через пять минут после нахождения в буферном растворе, содержащем сероводород в концентрациях, сравнимых с биологическими концентрациями, и не реагировал на цистеин, гомоцистеин и глутатион. Новая система позволяет детектировать H₂S с концентрацией вплоть до 50 нм/моль, а, по словам Ана, обычная концентрация этого вещества в биологических системах гораздо выше этой предельной концентрации обнаружения.

На следующем этапе исследователи проводили инкубацию своего индикатора с клетками одной из линий злокачественного опухолевого заболевания человека, и через полчаса было обнаружено, что клетки начали испускать яркое свечение. Ингибиторы выработки сероводорода понижали интенсивность флуоресцентного сигнала по крайней мере вдвое. Как отмечает Ан, эксперименты показывают возможности реализации нового подхода для определения содержания H₂S во всем организме. В перспективе он планирует использовать новую индикаторную систему для изучения того, как повреждение органов влияет на содержание H₂S в организме животных.

Источник: Anal. Chem. 2014, DOI: 10.1021/ac503806w

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #молекулярная биология