Uno studio collaborativo tra il Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) e l'Università di Tokyo riporta una serie di indicatori di glucosio a base di proteine ​​fluorescenti verdi che aiuteranno le indagini sul metabolismo energetico nelle cellule viventi. Chiamato Green Glifons, questi indicatori sono i primi del loro genere progettati per essere adatti per l'imaging dal vivo di cellule di mammifero e per l'imaging simultaneo insieme ad altri indicatori di colore.

The Green Glifons (proteine ​​fluorescenti verdi che indicano il glucosio), sono squisitamente sensibili alle diverse concentrazioni di glucosio, una fonte di energia essenziale per la crescita cellulare, proliferazione e sopravvivenza.

Nel loro studio pubblicato sulla rivista Chimica analitica , ricercatori tra cui Tetsuya Kitaguchi del Laboratorio di chimica e scienze biologiche dell'Istituto di tecnologia di Tokyo hanno dimostrato che i sensori hanno raggiunto un aumento fino a sette volte della luminosità fluorescente in risposta al glucosio.

Dicono che il loro risultato amplia il toolkit per il monitoraggio della dinamica del glucosio, consentendo ai biologi cellulari di visualizzare contemporaneamente molte molecole in particolari cellule di interesse. "Molti scienziati vorrebbero visualizzare più molecole nelle stesse cellule utilizzando diversi indicatori di colore per studiare la loro interazione spaziale e temporale, " Dice Kitaguchi. "Ecco perché abbiamo bisogno di sensori che possano essere facilmente applicati all'imaging multicolore".

Sulla base della loro esperienza accumulata nella progettazione e nello sviluppo di biosensori, il team ha creato tre tipi di Glifon in grado di visualizzare un utile intervallo di concentrazioni di glucosio, da centinaia di micromolari a decine di millimolari concentrazioni. Chiamato Green Glifon50, Verde Glifon600 e Verde Glifon4000, i tre sensori hanno valori EC50 di 50 μM, 600 micron e 4, rispettivamente 000 μM.

I ricercatori hanno dimostrato che tutti e tre i Glifon possono essere applicati per visualizzare il glucosio in diverse parti della cellula come il citoplasma, nucleo e mitocondri di cellule HeLa vive. Hanno anche confermato che i loro sensori sono adatti per l'imaging a doppio colore. I test che utilizzano cellule beta pancreatiche di topo hanno rivelato che Green Glifons può essere facilmente utilizzato per visualizzare il glucosio insieme all'indicatore di calcio fluorescente rosso, Rhod-2.

Per verificare se glifons sono adatti per l'imaging di cellule vive in tempo reale, hanno condotto esperimenti utilizzando il nematode Caenorhabditis elegans come modello animale. Sono riusciti ad osservare un aumento dell'intensità di fluorescenza di Green Glifon4000 nel muscolo faringeo posizionato nella gola del verme.

L'attuale studio si basa sul lavoro di Kitaguchi e dei suoi colleghi su molti tipi di biosensori, che hanno colorato con il nome di uccelli e animali mitici. "Per i sensori dei secondi messaggeri, abbiamo deciso di dare un nome agli uccelli:Flamindo e cGull. E per i sensori del metabolismo, abbiamo chiamato dopo la chimera:MaLion e Glifon, " spiega Kitaguchi.

Dice che tutta la conoscenza acquisita finora è stata preziosa per ottimizzare la struttura di Glifons. "Per esempio, ci siamo resi conto che la lunghezza del linker all'interno della struttura proteica è importante quando abbiamo sviluppato Flamindo, "dice. "Più tardi, abbiamo scoperto che la sequenza di amminoacidi nel linker è cruciale quando abbiamo sviluppato cGull e MaLions".

Guardando avanti, Glifons potrebbe aiutare a far progredire la comprensione di diverse malattie croniche e legate allo stile di vita, tra cui diabete e obesità, in quanto sono legati allo squilibrio del glucosio. Molti gruppi di ricerca stanno ora studiando come i dolcificanti artificiali, Per esempio, potrebbe disturbare il metabolismo del glucosio. Molto resta da esplorare, poiché l'effetto sulla salute dei dolcificanti artificiali è oggetto di dibattito in corso, dice Kitaguchi.