Удобный в использовании «клеточный термометр» на основе водорастворимого порфирина фосфора разработала команда московских и петербургских ученых, сообщает 24 ноября научно-информационный портал «Поиск».

Клеточный «термометр» позволит эффективно изучать метаболические процессы организмов и, кроме того, может быть применен для использования соединения фосфора в доставке в клетки широкого круга порфиринов.

Температура — одна из основных характеристик состояния биологической системы, поэтому информация о точных значениях температуры и ее динамики в субмикронном масштабе позволяет судить о клеточной и молекулярной активности.

В свою очередь, внутриклеточная температура является ключевым параметром для живой клетки, так как она влияет на скорость протекания биохимических реакций. В настоящее время термометрия дает возможность определить температуру поверхности биологических образцов, но не внутриклеточную температуру.

Существующие клеточные термодатчики используют флуоресцентные метки, интенсивность свечения которых зависит от температуры. Их недостатками являются сложность синтеза и токсичность некоторых компонентов таких меток.

Команда российских ученых впервые синтезировали люминесцентный термодатчик на основе соединений порфиринов фосфора, который может работать в живой клетке и определять ее температуру с точностью до 0,1 °C. Также они нашли простой способ доставки молекул порфиринов в клетку.

Многочисленные соединения класса порфиринов применяются для фотодинамической терапии опухолей, а также в антибактериальной терапии. Для терапевтических целей такие соединения должны быть водорастворимыми, чего обычно достигают с помощью сложных синтетических подходов.

Авторы разработки экспериментально доказали возможность решения этой задачи с помощью введения в молекулы порфирина катиона фосфора (V).

Один из участников исследования, главный научный сотрудник Института общей и неорганической химии (ИОНХ) им. Н. С. Курнакова РАН, академик РАН Юлия Горбунова рассказала о проделанной коллективом работе:

«Наш коллектив изучает соединения порфиринов фосфора, которые обладают люминесцентными свойствами. Благодаря сотрудничеству с коллегами из Санкт-Петербурга ранее было установлено, что спектр люминесценции этих соединений в физиологическом диапазоне температур (30–44оС) и времена жизни люминесценции зависят от температуры».

В своей работе ученые показали хорошую применимость этого метода на живых клетках (CHO-K1 и HeLa). При этом они установили необычный факт — введение порфиринов фосфора в клетку приводит к их дефосфорилированию в результате взаимодействия с белками и образованию биосовместимых фосфатов.

То есть практически в клетках измерялась люминесценция свободного от фосфора порфирина, что позволяет на основе спектра люминесценции точно определять внутриклеточную температуру.

В своей дальнейшей работе коллектив намерен расширить круг исследуемых порфиринов, чтобы повысить чувствительность таких «молекулярных термометров».

В исследовании приняли участие ученые из ИОНХ РАН, Санкт-Петербургского госуниверситета, Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

Результаты работы представлены в статье «Термочувствительный порфирин фосфора (V): к субклеточному логометрическому оптическому измерению температуры», опубликованной в международном журнале Sensors and Actuators A: Physical.