Новаторская технология Voltair, созданная учеными из Калифорнийского университета в Чикаго, позволяет исследователям заглядывать в клетки, чтобы увидеть, как меняется напряжение внутри живых клеток для выполнения различных функций.

Электричество — ключевой компонент живых организмов. Известно, что в биологических системах важна разница напряжений. Именно они управляют биением сердца и позволяют нейронам общаться друг с другом. Но в течение десятилетий было невозможно измерить разницу напряжений между органеллами — мембранными структурами внутри клетки — и остальной частью клетки. Новая технология позволила исследователям заглянуть в клетки, чтобы увидеть, сколько различных органелл используют напряжение для выполнения функций.

«Ученые давно заметили, что заряженные красители, используемые для окрашивания клеток, застревают в митохондриях, — объяснил аспирант Ананд Саминатан, первый автор статьи, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology . – Но мало что было сделано для исследования мембранного потенциала других органелл в живых клетках».

Лаборатория Кришнана в Калифорнийском университете в Чикаго специализируется на создании крошечных датчиков, которые перемещаются внутри клеток и сообщают о том, что происходит внутри. Это позволяет исследователям понять, как работают клетки и как они разрушаются при болезнях или расстройствах. В новом исследовании они решили использовать эту технику для исследования электрической активности органелл внутри живых клеток.

В мембранах нейронов есть белки — ионные каналы — которые действуют как ворота для заряженных ионов, которые входят в клетку и выходят из нее. Эти каналы необходимы нейронам для связи. Предыдущие исследования показали, что органеллы имеют похожие ионные каналы, но ученые не были уверены, какую роль они играют.

Новый инструмент исследователей Voltair позволяет глубже изучить этот вопрос. Это специальный вольтметр на основе ДНК для органелл. Он работает как вольтметр, измеряющий разность напряжений в двух разных областях внутри ячейки. Voltair может проникать прямо в клетку и получать доступ к более глубоким структурам.

В своих первоначальных исследованиях исследователи искали мембранные потенциалы — разницу в напряжении внутри органеллы по сравнению с внешним. Они нашли доказательства такого потенциала в нескольких органеллах, которые, как ранее считалось, вообще не обладают мембранными потенциалами.