Химики создали порфириновый «термометр» для клеток

Температура является одним из важнейших параметров, который играет важную роль в множестве процессов — от реакций синтеза до активности ферментов. Для ее измерения чаще всего используют стеклянные термометры, термопары, термисторы, инфракрасные термометры. Однако все эти приборы работают на макромасштабе и неприменимы, если речь идет о клетках, а тем более — температуре в их отдельных органеллах. Такие нанотермометры необходимы, чтобы оценивать эффективность работы отдельных биохимических цепей; одна из наиболее популярных задач — изучение активности митохондрий, еще называемых «энергетическими станциями» клетки. Решить задачу помогают флуоресцентные метки, по интенсивностям свечения которых можно косвенно определять температуру. Однако такие системы обладают рядом недостатков: их сложно синтезировать, а некоторые компоненты могут быть токсичны для клетки и чистота эксперимента нарушится.

Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали удобный в использовании «клеточный термометр» на основе водорастворимого порфирина фосфора, который может определять температуру с точность до десятых долей градуса.

«Благодаря сотрудничеству с коллегами из Санкт-Петербурга ранее было установлено, что спектр люминесценции этих соединений в физиологическом диапазоне температур (30–44 оС) и времена жизни люминесценции зависят от температуры. В нашей новой работе мы показали, что этот метод хорошо работает и в живых клетках. Параллельно был выявлен необычный факт — при введении порфиринов фосфора в клетку они дефосфорилируются в результате взаимодействия с белками с образованием биосовместимых фосфатов. Фактически после доставки синтезированных нами молекул в клетки мы измеряем люминесценцию свободного порфирина, не содержащего фосфора, и далее исходя из спектра люминесценции определяем внутриклеточную температуру. В дальнейшем мы планируем расширить круг исследуемых порфиринов для повышения чувствительности подобных молекулярных термометров», — рассказала Юлия Горбунова, главный научный сотрудник ИОНХ РАН, академик РАН.