Каждая клетка нашего организма заключена в клеточную мембрану, липидный бислой, который отделяет содержимое клетки от её окружения. Располагающиеся внутри самой мембраны клетки молекулы перемещаются как на сцене в балете.

Чтобы понять, как эти белки перемещаются внутри мембраны и как они взаимодействуют др. с др. Prof. Kusumi с колл. разработали метод получения изображений в живой клетке, т.наз. вживую single fluorescent-molecule imaging (SFMI). С помощью SFMI, каждый белок 'танцор' в мембране индивидуально нагружается флуоресцентным маркером, чтобы сделать его видимым в специальном home-built флуоресцентном микроскопе.

Однако, SFMI может столкнуться с проблемой: -- со временем под микроскопом флуоресцентная метка теряет свою яркость -- процесс известный как 'photobleaching'. Из-за этого, вплоть до сегодня, цитологи были неспособны наблюдать индивидуальные молекулы более 10 сек. "Поэтому 10-сек клипы следовало соединять в правильной последовательности, чтобы получить 5-мин. видео," говорит Mr Taka-aki Tsunoyama из Membrane Cooperativity Unit at OIST.

Исследователи сообщили, что они перешли на SFMI, которое супрессирует фотообесцвечивание. Их метод заключается в уникальной комбинации химических соединений и молекул кислорода в образцах.

Предыдущие способы для предотвращения photobleaching были не очень эффективны и кроме того были чрезвычайно токсичны для живых клеток и тотально удаляли молекулярный кислород. Однако, исследователи из OIST помещали клетки в chrle с низкими концентрациями кислорода, это воспроизводило реальные условия внутри живого организма и добавляли два легких хим. соединения, наз. 'trolox' и 'trolox quinone'. Эта комбинация оказалась удивительно эффективной для уменьшения photobleaching, не влияя на жизнеспособность клеток.

Этот новый подход позволил исследователям наблюдать индивидуальные молекулы в живых клетках до 400 сек.

Это позволило исследователям изучить, как молекулы работают в клетке прямо и четко. Они исследовали специфические регионы мембраны, известных как фокальные адгезии. "Они являются эффективными ступнями клеток," говорит Prof. Kusumi. Клетки используют эти 'ступни' , чтобы перемещаться, напр., у раковых клеток при метастазировании.

Исследователи изучили группу белков внутри фокальных адгезий, наз. интегринами, которые связывают внутренний скелет клетки с внеклеточным матриксом. Ранее полагали, что интегрины прочно закреплены внутри клеточных стоп. Однако, расширенное наблюдение позволило прояснить, что молекулы интегрина повторно перемещаются и остонавливаются внутри клеточных стоп и даже мигрируют между стопами.

Молекулы интегрина перемещаются вокруг, чтобы найти подходящую новую точку прикрепления. После обнаружения таковой, он временно соединяется с ней, чтобы определить действительно ли новая поддержка устойчива. Если она определяется как стабильная, то интегрин цепляется накрепко и подтягивает клетку вперед.

Используя свою новую технику исследователи записали видео всего действия белкового танца в клеточной мембране без перерыва. "С помощью нашего метода мы можем отслеживать перемещение каждого индивидуального молекулярного танцора достаточно длительный период, чтобы понять клеточный контекст" говорит Prof. Kusumi. Понимание поведения белков фокальных адгезий может помочь исследователям разработать лекарство, которое остановит раковые клетки от миграции по всему телу.