En ny syntetisk sond erbjuder ett säkert och enkelt sätt att visualisera kromosomtips i levande celler. Sonden designades av forskare vid Institute for Integrated Cell-Material Science (iCeMS) och kollegor vid Kyoto University, och kan främja forskning om åldrande och ett brett spektrum av sjukdomar, inklusive cancer. Detaljerna publicerades i Journal of the American Chemical Society .

"Kromosomändar riskerar ständigt att försämras och smälta, så de skyddas av strukturer som kallas telomerer, som är gjorda av långa upprepande DNA -sekvenser och bundna proteiner, "säger iCeMS kemiska biolog Hiroshi Sugiyama, som ledde studien. "Om telomerer fungerar de kan inte upprätthålla kromosomstabilitet, vilket kan leda till sjukdomar som cancer. Också, telomerer förkortas normalt med varje celldelning tills de når sin gräns, orsakar celldöd. "

Visualisera telomerer, särskilt deras fysiska arrangemang i realtid, är viktigt för att förstå deras relevans för sjukdomar och åldrande. Flera visualiseringsmetoder finns redan, men de har nackdelar. Till exempel, vissa kan bara observera telomerer i bevarade, eller fixat, celler. Andra är tidskrävande eller innebär hårda behandlingar som denaturerar DNA.

Sugiyama och hans kollegor övervann dessa problem genom att använda en syntetisk pyrrol-imidazolpolyamid (PIP) -prob som exakt kan leverera en fluorescerande förening till telomerer på kromosomspetsarna.

"PIP är en klass av små molekyler gjorda av pyrrol- och imidazolmolekyler som kan förprogrammeras för att binda till en vald DNA-sekvens, "förklarar Yutaro Tsubono, den första författaren till denna studie.

Teamet utformade ett PIP som riktar sig till den DNA -repeterande sekvensen som finns i telomerer. En fluorescerande förening, kallad kisel-rodamin, var kopplad till PIP. Sonden, kallad SiR-TTet59B, binder till telomerer i levande celler. När det nära-infraröda ljuset med låg intensitet lyser på cellerna, kisel-rodamin fluorescerar, visar telomererna i aktion.

"Vår studie om detta programmerbara, nära-infraröd sond skapar möjligheter att använda dessa molekyler i biologiska och medicinska tillämpningar, "säger iCeMS bioingenjör Ganesh Pandian Namasivayam.

Teamet använde sin sond för att observera telomerdynamik under olika faser av celldelning och för att mäta telomerlängd genom att mäta fluorescensintensiteten. Att kunna visualisera telomerlängd var både överraskande och spännande, säger Namasivayam, eftersom det kan utvecklas för att skapa ett effektivt och robust tillvägagångssätt för att upptäcka allvarlig telomerförkortning vid sjukdomar, såsom åldersrelaterad retinal degeneration, med låg energi ljus.

Eftersom PIP kan utformas för att rikta in vilken DNA -sekvens som helst i genomet genom att ändra deras arrangemang, forskarna räknar med att tillvägagångssättet kan anpassas för att göra nära-infraröda fluorescerande sonder för att visualisera andra viktiga DNA-sekvenser relaterade till sjukdom.