Molecular Measuring Stick Could Advance Super-resolution Microscopy

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छवि मापने वाली छड़ियों को एक त्रिकोण में समूहित और टेढ़े-मेढ़े अणुओं से घिरी हुई दिखाती है — पिकोरूलर: प्रोटीन-आधारित आणविक शासक यथार्थवादी परिस्थितियों में उप-10-नैनोमीटर रेंज में जैव अणुओं पर नवीनतम सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी विधियों के ऑप्टिकल रिज़ॉल्यूशन का परीक्षण करना संभव बनाते हैं। (सौजन्य: गर्टी बेलिउ, डीएएलएल-ई 3 / वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय)

यदि आप किसी रोजमर्रा की वस्तु को मापना चाहते हैं, तो आप एक रूलर का उपयोग कर सकते हैं - एक निश्चित लंबाई और नियमित रूप से चिह्नित विभाजन के साथ सामग्री का एक टुकड़ा। पिकोरूलर नामक एक नए उपकरण के लिए धन्यवाद, वही माप सिद्धांत अब कोशिकाओं और अणुओं जैसी छोटी वस्तुओं पर लागू किया जा सकता है। जर्मनी में जूलियस-मैक्सिमिलियंस यूनिवर्सिटैट (जेएमयू) वुर्जबर्ग के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित, छोटी मापने वाली छड़ी जैविक वातावरण में काम करती है और इसका उपयोग 10 एनएम से कम लंबी वस्तुओं की छवि बनाने के लिए सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी तकनीकों की क्षमता का परीक्षण करने के लिए किया जा सकता है।

प्रतिदीप्ति इमेजिंग पर आधारित सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी पिछले 20 वर्षों में तेजी से विकसित हुई है। पारंपरिक दृश्य-प्रकाश माइक्रोस्कोपी के लिए विवर्तन सीमा से काफी नीचे - कुछ नैनोमीटर जितनी छोटी संरचनाओं को हल करना अब ऐसी विधियों के लिए नियमित हो गया है।

इन तकनीकों को आगे बढ़ाने के लिए, शोधकर्ताओं को अपने सूक्ष्मदर्शी के प्रदर्शन को जांचने के लिए संदर्भ संरचनाओं की आवश्यकता होती है। वर्तमान में उपयोग में आने वाली मुख्य अंशांकन विधि कृत्रिम डीएनए ओरिगेमी संरचनाओं पर निर्भर करती है। इन्हें 10 एनएम से कम दूरी पर अच्छी तरह से परिभाषित स्थितियों पर कई फ्लोरोफोर्स ले जाने के लिए संश्लेषित किया जा सकता है, जिससे वे उप-10 एनएम इमेजिंग के लिए शासकों की तरह कार्य कर सकते हैं। समस्या यह है कि डीएनए ओरिगामी अत्यधिक नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया है और इस प्रकार वास्तविक दुनिया के जैविक सेलुलर इमेजिंग मीडिया में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।

जगह पर क्लिक करना

जैव प्रौद्योगिकीविदों के नेतृत्व में मार्कस सॉयर और गर्टी बेलिउजेएमयू टीम ने प्रोलिफ़ेरेटिंग सेल न्यूक्लियर एंटीजन (पीसीएनए) नामक तीन-भाग प्रोटीन पर आधारित एक जैव-संगत विकल्प विकसित किया। इस प्रोटीन पर 6 एनएम की दूरी पर सटीक रूप से परिभाषित स्थानों पर सिंथेटिक अमीनो एसिड पेश करके, उन्होंने फ्लोरोसेंट डाई अणुओं के लिए रासायनिक रूप से कुशल तरीके से इस पर "क्लिक" करना संभव बना दिया। इस नई संरचना ने उन्हें 6 एनएम तक नैनोस्केल स्थलाकृति (डीएनए-पेंट) में इमेजिंग के लिए डीएनए-आधारित बिंदु संचय के रूप में ज्ञात तकनीक के रिज़ॉल्यूशन का परीक्षण करने की अनुमति दी। सॉयर का कहना है कि यह अन्य तकनीकों जैसे प्रत्यक्ष स्टोकेस्टिक ऑप्टिकल पुनर्निर्माण माइक्रोस्कोपी (dSTORM), मिनफ्लक्स या मिनस्टेड के लिए भी महत्वपूर्ण हो सकता है।

"ये उन्नत माइक्रोस्कोपी तकनीकें कुछ नैनोमीटर की सीमा में स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर सकती हैं, और नया रूलर उनकी सटीकता को सत्यापित करने और बढ़ाने के लिए एक अंशांकन उपकरण के रूप में काम करेगा," वे कहते हैं।

भीतर से कोशिका संरचना की खोज करना

शोधकर्ता अब जीवित कोशिकाओं सहित विभिन्न जैविक वातावरणों में उपयोग के लिए अपने शासक को अनुकूलित करना चाह रहे हैं। सॉयर का कहना है कि विकास की एक और दिशा माइक्रोइंजेक्शन या सेल-पेनेट्रेटिंग पेप्टाइड्स के साथ कार्यात्मकता जैसी तकनीकों के माध्यम से पिकोरूलर्स को सीधे कोशिकाओं में पहुंचाना हो सकता है। इस प्रकार उपकरणों का उपयोग कोशिका की संरचना का भीतर से पता लगाने, ज्ञान प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है जो सेलुलर जीवविज्ञान को आगे बढ़ा सकता है और दवाओं के विकास के लिए बीमारियों और मार्गों की बेहतर समझ ला सकता है।

सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी से कोरोनावायरस-प्रतिकृति मशीनरी का पता चलता है

सॉयर बताते हैं, "हमारी टीम बायोमोलेक्युलस की रेंज का विस्तार करने पर भी ध्यान केंद्रित कर रही है जिसका उपयोग पिकोरूलर्स के रूप में किया जा सकता है।" भौतिकी की दुनिया. “इस उद्देश्य के लिए हम विभिन्न प्रोटीनों और अन्य जैविक परिसरों पर गौर करेंगे। हम आश्वस्त हैं कि हमारे पिकोरूलर का विकास सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो अभूतपूर्व रिज़ॉल्यूशन पर सेलुलर और आणविक संरचनाओं की खोज के लिए एक मूल्यवान उपकरण प्रदान करता है।

पिकोरूलर का वर्णन किया गया है उन्नत सामग्री.