Přichyť a přilep! Tým Tomáše Slaniny představil novou metodu značení biomolekul pro přesnější pozorování buněčných procesů

Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR pod vedením Dr. Tomáše Slaniny vyvinuli nový způsob značení molekul fluorescenčními barvivy, který kvalitou překonává dosud využívané metody. Nová fluorescenční značka zůstává pevně navázaná na cílovou molekulu a nerozpadá se ani v náročných podmínkách uvnitř buněk. Díky tomu lze dlouhodobě a s vysokou spolehlivostí sledovat chování značených molekul, což má význam pro výzkum v biologii, chemii i medicíně. Výsledky studie zveřejnil významný vědecký časopis Angewandte Chemie International Edition.

Tomáš Belloň / ÚOCHB: Dr. Tomáš Slanina, vedoucí vědecké skupiny Redoxní fotochemie, a Lucie Šálková, doktorandka, ÚOCHB

Značení proteinů a peptidů fluorescenčními barvivy umožňuje vědcům sledovat, kde se označené molekuly v buňce nacházejí a jak se v průběhu času mění jejich chování. Dosud užívané metody mají ale své limity. Fluorescenční značka se často připojí na jinou část molekuly, než je žádoucí, a tím se může narušit její prostorové uspořádání, v krajním případě i biologická funkce. Takto označené molekuly bývají navíc nestabilní a v buněčném prostředí se snadno rozpadají.

„V naší práci jsme využili velmi přesnou metodu značení peptidů, díky níž dokážeme pomocí dvoufázové chemické reakce zahrnující působení světla vytvořit velmi stabilní fluorescenčně značené molekuly,“ říká Tomáš Slanina.

Nový postup z ÚOCHB nabízí kombinaci toho nejlepšího, co je momentálně k dispozici, tedy přesnost a výbornou stabilitu označených molekul.

Fluorescenční značení se odehrává ve dvou krocích. Nejdřív se fluorescenční barvivo naváže na molekulu na přesně určeném místě. Poté se pomocí světla navázaná značka přilepí k molekule a vazba se promění z dočasné na trvalou a chemicky odolnou.

„Metodě říkáme Stick and glue! – tedy Přichyť a přilep!“ vysvětluje první autorka studie, doktorandka Lucie Šálková. „Představte si člověka na tanečním parketu, kterému dáte do ruky svítící tyčinku. Dokud ji nerozsvítí, nic neuvidíte, ztratí se v davu a tyčinku může snadno upustit. Když ji ale křupnutím rozsvítí a připne si ji na zápěstí, tak ji jen tak neztratí a vy navíc hned víte, kde tanečníka najít. Podobně funguje i naše metoda značení molekul. Nejprve k molekulám přichytíme fluorescenční barvivo a teprve po ozáření světlem ho stabilizujeme, přilepíme. Pak je možné molekulu snadno sledovat, aniž by se barvivo odpojilo. Narozdíl od jiných metod naše fluorescenční tyčinky nekončí na konci večera rozházené na podlaze,“ vysvětluje Lucie.

ÚOCHB: Baňka s fluorescenčně značeným glutathionem. Glutathion je malý tripeptid, který patří k nejdůležitějším antioxidantům v buňkách. Pomáhá neutralizovat volné radikály a chrání buňky před oxidačním stresem. Je to modelová molekula pro testování nové metody značení. Zatímco glutathion obsahuje tři aminokyseliny, na konci projektu byl označen protein složený z 583 aminokyselin. To je důkaz, že metoda z ÚOCHB skutečně funguje. Na snímku je zachycena fáze lyofilizace, při které se peptid po konjugaci zbavuje vody. Viditelný přechod ze žluté do červené barvy souvisí se změnou prostředí fluoroforu při vysychání vzorku.

Inovativní postup značení fluorescenčními barvivy z ÚOCHB představuje univerzální, přesný, šetrný a trvalý způsob, jak značku k molekule přilepit, a navíc se dá použít jak pro malé molekuly, tak pro velké proteiny či peptidy. Díky fluorescenčním značkám lze sledovat pohyb vybraných biomolekul v buňkách a jejich interakce s okolím. Technologie rozšiřuje možnosti výzkumu v biologii, chemii i materiálových vědách a může přispět k vývoji nových diagnostických či terapeutických metod.

ÚOCHB: Unikátní světlem spuštěná přeměna BODIPY barviv, která mění disulfidovou vazbu na stabilní sulfidovou. Díky tomu se zachovává osvědčená selektivita MTS značení, ale zároveň se zvyšuje stabilita konjugátů potřebná pro buněčné aplikace. Díky tomu zůstane fluorescenční značka nalepená na biomolekule, což vědcům umožňuje dlouhodobě sledovat její vliv v buňce nebo jiném organismu.

Původní článek

Thiosulfonate-Derived BODIPY “Stick and Glue” Strategy for Fluorescent Thiol Labeling

Lucie Šálková, David Dunlop, B. Buse Tütüncü, Dr. Zdeněk Knejzlík, Dr. Tomáš Slanina

Angew Chem Int Ed Engl. 2025 Nov 2:e15338. 

https://doi.org/10.1002/anie.202515338

licensed under CC-BY 4.0