블로그

Aug 30, 2023

새로운 도구로 연구된 세포의 내부 힘

아래 양식을 작성하시면 "새로운 도구로 연구된 세포의 내부 힘"의 PDF 버전을 이메일로 보내드립니다. 모든 오디오 기사에 대한 액세스를 잠금 해제하려면 아래 양식을 작성하세요. 많은 경우 세포는

아래 양식을 작성하시면 "새로운 도구로 연구된 세포의 내부 힘" PDF 버전을 이메일로 보내드립니다.

모든 오디오 기사에 대한 액세스를 잠금 해제하려면 아래 양식을 작성하세요.

많은 경우 세포는 매우 활발하게 움직이며 발전기 역할을 합니다. 물리적 힘을 생성하는 세포의 능력은 신체의 기본 기능 중 하나입니다. 예를 들어, 달릴 때 세포에서 생성되는 힘으로 인해 근육이 수축되고 호흡이 작동합니다. 과거에 개발된 힘 센서를 통해 개별 단백질이 겪는 힘까지 측정할 수 있었지만, 이전에는 세포 내 힘과 기계적 변형을 측정할 수 없었습니다.

오하이오 주립 대학 OSU의 과학자들과 함께 탐페레 대학의 세포 생물학 연구원들은 기계적으로 반응하는 단백질의 측면에 부착할 수 있는 힘 센서를 개발하여 세포 내 단백질에 대한 힘과 변형을 감지할 수 있게 했습니다.

마이크로 크기 센서의 개발은 2019년 12월 회의 여행에서 시작되었습니다.

“전력 감지 부분은 늘어나면 색이 변하는 고무줄과 같습니다. 이 부분은 고무밴드 양쪽 끝의 항체에 부착되어 연구 중인 세포의 표적 단백질과 결합한다. 그런 다음 연구된 단백질의 힘이나 신장은 고무 밴드의 신장, 즉 생성되는 색상을 따라 현미경으로 감지할 수 있습니다.”라고 탐페레 대학교 BioMediTech의 선임 연구원인 Teemu Ihalainen은 말합니다.

Technology Networks의 일일 뉴스레터를 구독하면 속보 과학 뉴스를 매일 받은 편지함으로 바로 전달받을 수 있습니다.

세포는 정상적인 신체 기능과 질병 모두에서 항상 힘의 영향을 받습니다.

예를 들어, 암세포가 성장하고 이동함에 따라 세포는 기계적 힘을 받게 됩니다. 암이 퍼지면서, 예를 들어 혈액이나 림프관으로 들어갈 때, 암세포는 미세환경의 좁은 틈을 통해 비집고 들어와야 합니다. 따라서 암세포는 일부 세포를 분해할 수 있는 강력한 압축력과 신장력을 받게 됩니다. 핵이 손상되면 게놈 구조가 변경될 수 있으며, 어떤 상황에서는 암 발병에 도움이 될 수도 있습니다.

Ihalainen은 "센서의 도움으로 암의 메커니즘과 관련 과정을 완전히 새로운 관점에서 모니터링할 수 있습니다."라고 말합니다.

분자간 힘 바이오센서에 의해 밝혀진 핵판 변형 상태에 대한 연구는 권위 있는 Nature Communications 저널에 게재되었습니다.

또 다른 최근 연구에서는 세포 생물학과 신호 처리 전문 지식을 결합하여 확장 현미경을 개선했습니다. 세포 생물학 연구자 외에도 탐페레 대학교 공학 및 자연과학부의 영상 전문가와 이위베스퀼레 대학교의 바이러스학자들이 연구에 참여했습니다.

광학 현미경의 해상도는 렌즈와 빛의 상호 작용으로 인해 샘플의 작은 구조의 세부 사항이 흐려지기 때문에 제한됩니다. 그러나 초고해상도 현미경의 다양한 기술을 사용하면 아주 작은 세부 사항도 분리할 수 있습니다. 이러한 기술 중 하나는 소위 확장 현미경으로, 그 원리는 세포와 같은 대상을 물리적으로 확대하여 그 내부의 작은 것들을 보는 것입니다. 실제로 샘플은 4배 이상 확장할 수 있는 부드러운 젤에 주조되며 샘플의 모든 세부 사항도 확대됩니다.

“그러나 문제는 세포의 세부 사항을 더 작게 조사할수록 눈에 보이는 분자의 수가 더 적다는 것입니다. 이는 샘플에서 수집된 신호, 즉 정보가 적다는 것을 의미하며 일반적으로 TV 화면에 눈이 내리는 것과 같은 노이즈가 많이 발생한다는 것을 의미합니다.”라고 Ihalainen은 말합니다.

연구팀은 세포에 반복적으로 형광 표지를 붙이는 것이 문제의 해결책이 될 수 있다는 사실을 발견했다. 그들은 표적 단백질을 더 밝게 보이게 하고 더 많은 정보를 제공하기 위해 여러 번 표적 단백질에 라벨을 붙이는 아이디어를 내놓았습니다.