Molekyylimittatikku voisi edistää superresoluutiomikroskooppia – Physics World

Jos haluat mitata jokapäiväistä esinettä, voit käyttää viivainta – materiaalia, jolla on kiinteä pituus ja säännöllisesti merkittyjä jakoja. Uuden PicoRuler-nimisen laitteen ansiosta samaa mittausperiaatetta voidaan nyt soveltaa pieniin esineisiin, kuten soluihin ja molekyyleihin. Saksan Julius-Maximilians Universität (JMU) Würzburgin tutkijoiden kehittämä pieni mittatikku toimii biologisissa ympäristöissä ja sitä voitaisiin käyttää testaamaan superresoluutiomikroskooppitekniikoiden kykyä kuvata alle 10 nm pitkiä esineitä.

Fluoresenssikuvaukseen perustuva superresoluutioinen mikroskopia on kehittynyt nopeasti viimeisen 20 vuoden aikana. Tällaisilla menetelmillä on nykyään rutiinia selvittää jopa muutaman nanometrin pieniä rakenteita – paljon alle tavanomaisen näkyvän valon mikroskopian diffraktiorajan.

Näiden tekniikoiden edistämiseksi tutkijat tarvitsevat vertailurakenteita mikroskooppiensa suorituskyvyn kalibroimiseksi. Pääasiallinen tällä hetkellä käytössä oleva kalibrointimenetelmä perustuu keinotekoisiin DNA-origami-rakenteisiin. Nämä voidaan syntetisoida kuljettamaan useita fluoroforeja tarkasti määritellyissä paikoissa alle 10 nm:n etäisyydellä toisistaan, jolloin ne voivat toimia kuten viivaimet alle 10 nm:n kuvantamisessa. Ongelmana on, että DNA-origami on erittäin negatiivisesti varautunut, joten sitä ei voida käyttää todellisessa biologisessa solukuvausvälineessä.

Napsautetaan paikalleen

Bioteknologien johdolla Markus Sauer ja Gerti BeliuJMU-tiimi kehitti bioyhteensopivan vaihtoehdon, joka perustuu kolmiosaiseen proteiiniin, jota kutsutaan proliferoivan solun ydinantigeeniksi (PCNA). Lisäämällä synteettisiä aminohappoja tähän proteiiniin tarkasti määriteltyihin kohtiin 6 nm:n etäisyydellä toisistaan, ne mahdollistivat fluoresoivien väriainemolekyylien kemiallisen "napsautumisen" siihen tehokkaasti. Tämän uuden rakenteen ansiosta he pystyivät testaamaan DNA-pohjaisen pisteen keräämisenä tunnetun tekniikan resoluutiota nanomittakaavan topografiassa (DNA-PAINT) 6 nm:iin saakka. Sauer sanoo, että se voi olla tärkeä myös muille tekniikoille, kuten suoralle stokastiselle optiselle rekonstruktiomikroskopialle (dSTORM), MINFLUXille tai MINSTEDille.

"Näillä edistyneillä mikroskopiatekniikoilla voidaan saavuttaa muutaman nanometrin aluetarkkuudet, ja uusi viivain toimii kalibrointityökaluna niiden tarkkuuden tarkistamiseksi ja parantamiseksi", hän sanoo.

Solun rakenteen tutkiminen sisältä käsin

Tutkijat pyrkivät nyt optimoimaan viivaimensa käytettäväksi erilaisissa biologisissa ympäristöissä, mukaan lukien elävät solut. Toinen kehityssuunta, Sauer sanoo, voisi olla PicoRulerien toimittaminen suoraan itse soluihin tekniikoilla, kuten mikroinjektiolla tai funktionalisoinnilla soluja läpäisevillä peptideillä. Laitteilla voitaisiin siis tutkia solun rakennetta sisältäpäin, jolloin saadaan tietoa, joka saattaa edistää solubiologiaa ja tuoda paremman ymmärryksen sairauksista ja lääkekehityksen reiteistä.

"Tiimimme keskittyy myös laajentamaan niiden biomolekyylien valikoimaa, joita voidaan käyttää PicoRulereina", Sauer kertoo. Fysiikan maailma. "Tätä tarkoitusta varten tutkimme erilaisia ​​proteiineja ja muita biologisia komplekseja. Olemme vakuuttuneita siitä, että PicoRulerimme kehitys on merkittävä edistysaskel superresoluutiomikroskoopin alalla, ja se tarjoaa arvokkaan työkalun solu- ja molekyylirakenteiden tutkimiseen ennennäkemättömällä resoluutiolla.

PicoRuler on kuvattu kohdassa Advanced Materials.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/