Molekulaarne mõõtepulk võiks edendada ülieraldusvõimega mikroskoopiat – Physics World

Kui soovite mõõta igapäevast eset, võite kasutada joonlauda – kindla pikkusega ja korrapäraselt märgistatud vahedega materjali. Tänu uuele seadmele nimega PicoRuler saab sama mõõtmispõhimõtet nüüd rakendada ka pisikeste objektide, näiteks rakkude ja molekulide puhul. Saksamaal Würzburgi Julius-Maximilians Universität'i (JMU) teadlaste poolt välja töötatud väike mõõtepulk töötab bioloogilises keskkonnas ja seda saab kasutada ülilahutusvõimega mikroskoopiatehnikate võimekuse testimiseks alla 10 nm pikkuste objektide pildistamiseks.

Fluorestsentskujutisel põhinev ülilahutusega mikroskoopia on viimase 20 aasta jooksul kiiresti arenenud. Nüüd on selliste meetodite puhul rutiinne lahendada nii väikeseid struktuure kui paar nanomeetrit – palju allapoole tavapärase nähtava valguse mikroskoopia difraktsioonipiiri.

Nende tehnikate edasiviimiseks vajavad teadlased oma mikroskoopide jõudluse kalibreerimiseks võrdlusstruktuure. Peamine praegu kasutatav kalibreerimismeetod põhineb kunstlikel DNA origami struktuuridel. Neid saab sünteesida mitme fluorofoori kandmiseks täpselt määratletud positsioonides, mis on üksteisest vähem kui 10 nm kaugusel, võimaldades neil toimida joonlaudidena alla 10 nm pildistamisel. Probleem on selles, et DNA origami on tugevalt negatiivselt laetud ja seetõttu ei saa seda kasutada reaalses bioloogilises rakulises pildimaterjalis.

Kohale klõpsamine

Biotehnoloogide juhtimisel Markus Sauer ja Gerti BeliuJMU meeskond töötas välja bioloogiliselt ühilduva alternatiivi, mis põhineb kolmeosalisel valgul, mida nimetatakse proliferatiivse raku tuumaantigeeniks (PCNA). Sisestades sünteetilisi aminohappeid sellele valgule täpselt määratletud kohtades, mis on üksteisest 6 nm kaugusel, võimaldasid fluorestseeruvad värvimolekulid sellele tõhusalt keemiliselt "klõpsata". See uus struktuur võimaldas neil testida DNA-põhise punktide kogumisena tuntud tehnika eraldusvõimet nanomõõtmelise topograafia (DNA-PAINT) kuvamiseks kuni 6 nm. Sauer ütleb, et see võib olla oluline ka muude tehnikate jaoks, nagu otsene stohhastiline optiline rekonstrueerimismikroskoopia (dSTORM), MINFLUX või MINSTED.

"Need täiustatud mikroskoopiatehnikad võivad saavutada mõne nanomeetri suuruse ruumilise eraldusvõime ja uus joonlaud toimib kalibreerimisvahendina nende täpsuse kontrollimiseks ja suurendamiseks, " ütleb ta.

Raku struktuuri uurimine seestpoolt

Teadlased soovivad nüüd optimeerida oma joonlauda kasutamiseks erinevates bioloogilistes keskkondades, sealhulgas elusrakkudes. Saueri sõnul võib teine ​​​​arengusuund olla PicoRulerite otse rakkudesse viimine selliste meetodite abil nagu mikroinjektsioon või funktsionaliseerimine rakku tungivate peptiididega. Seadmeid saab seega kasutada raku struktuuri uurimiseks seestpoolt, omandades teadmisi, mis võivad edendada rakubioloogiat ja anda parema ülevaate haigustest ja ravimite väljatöötamise radadest.

"Meie meeskond keskendub ka PicoRuleritena kasutatavate biomolekulide valiku laiendamisele," räägib Sauer. Füüsika maailm. "Selleks uurime erinevaid valke ja muid bioloogilisi komplekse. Oleme veendunud, et meie PicoRuleri väljatöötamine tähistab olulist sammu edasi ülilahutusega mikroskoopia valdkonnas, pakkudes väärtuslikku tööriista raku- ja molekulaarstruktuuride uurimiseks enneolematu eraldusvõimega.

PicoRulerit kirjeldatakse artiklis Advanced Materials.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/