Каждая человеческая клетка содержит липидную мембрану толщиной 5 нм, следящую за ее благополучием и общающуюся за счет электрических сигналов. Исследователи Швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) смогли проследить движение зарядов в реальном времени и с помощью неинвазивного процесса.
Выводы проекта команды Лаборатории фундаментальной биофотоники (ЛБФ) EPFL представлены в журнале PNAS.
Вместо того, чтобы рассматривать саму мембрану, ученые обратили внимание на окружающие ее молекулы воды. Помимо сохранения целостности структуры, они меняют направление в присутствии электрических зарядов. Считывая позицию молекул, исследователи смогли создать динамическую карту перемещения тока по мембране.
Результаты проекта могут пролить свет на функционирование ионных каналов и других мембранных процессов, отмечает phys.org. Этот клинически осуществимый метод потенциально подходит для прямого отслеживания активности ионов в нейронах. Так ученые глубже поймут принцип работы нервов.
«Молекулы воды всегда соседствуют с липидными мембранами, которым нужны для существования, — отмечает Сильви Роке, глава ЛБФ. – Но до сегодня большинство исследований мембран не обращали на них внимания. Мы показали, что молекулы воды содержат важную информацию».
Добиться этого позволило использование уникального микроскопа второй гармоники, изобретенного в ЛБФ. Качество его изображений более чем на 3 порядка лучше, чем у существующих аналогов. Для зондирования влажности мембран ученые объединили два лазера одной частоты (фемтосекундные импульсы) в процессе, генерирующем фотоны разной частоты (свет второй гармоники). Микроскоп позволил получить снимки молекул воды с временной шкалой в 100 мс.
«Мы можем наблюдать происходящее на месте, не модернизируя среду и без использования громоздких маркеров, вроде флуорофоров, нарушающих движение молекул воды», — сказал первый автор работы, Орли Тарун.
Ваше мнение