A molekuláris mérőpálca előmozdíthatja a szuperfelbontású mikroszkópot – Fizika világa

Ha egy hétköznapi tárgyat szeretne megmérni, használhat vonalzót – egy rögzített hosszúságú, szabályosan jelölt osztású anyagdarabot. A PicoRuler nevű új eszköznek köszönhetően ma már ugyanazt a mérési elvet lehet alkalmazni apró tárgyakon, például sejteken és molekulákon. A németországi Julius-Maximilians Universität (JMU) Würzburg kutatói által kifejlesztett, kisméretű mérőpálca biológiai környezetben is működik, és a szuperfelbontású mikroszkópos technikák 10 nm-nél rövidebb objektumok képalkotási képességének tesztelésére használható.

A fluoreszcens képalkotáson alapuló szuperfelbontású mikroszkópia gyorsan fejlődött az elmúlt 20 évben. Manapság már rutinszerű az ilyen módszerek néhány nanométeres szerkezetek felbontására – jóval a hagyományos látható fénymikroszkópiánál alkalmazott diffrakciós határérték alatt.

E technikák továbbfejlesztéséhez a kutatóknak referenciaszerkezetekre van szükségük mikroszkópjaik teljesítményének kalibrálásához. A jelenleg használt fő kalibrációs módszer mesterséges DNS-origami struktúrákon alapul. Ezeket úgy lehet szintetizálni, hogy több fluorofort hordozzanak jól meghatározott, egymástól 10 nm-nél kisebb távolságra lévő pozíciókban, lehetővé téve, hogy vonalzóként működjenek a 10 nm alatti képalkotásnál. A probléma az, hogy a DNS origami erősen negatív töltésű, ezért nem használható a valós biológiai sejtes képalkotó közegekben.

Kattintás a helyére

Biotechnológusok vezetésével Markus Sauer és a Gerti Beliu, a JMU csapata kifejlesztett egy biokompatibilis alternatívát, amely egy három részből álló fehérjén, a proliferating cell nukleáris antigénen (PCNA) alapul. Azáltal, hogy a szintetikus aminosavakat pontosan meghatározott pozíciókban, egymástól 6 nm-es távolságra juttatták ebbe a fehérjébe, lehetővé tették, hogy a fluoreszcens festékmolekulák kémiailag hatékonyan „kattanjanak” rá. Ez az új struktúra lehetővé tette számukra, hogy teszteljék a DNS-alapú pontfelhalmozás néven ismert technika felbontását nanoméretű topográfiában (DNA-PAINT) egészen 6 nm-ig. Sauer szerint más technikáknál is fontos lehet, mint például a közvetlen sztochasztikus optikai rekonstrukciós mikroszkóp (dSTORM), a MINFLUX vagy a MINSTED.

„Ezekkel a fejlett mikroszkópos technikákkal néhány nanométeres térbeli felbontást lehet elérni, és az új vonalzó kalibrációs eszközként szolgál majd a pontosságuk ellenőrzésére és javítására” – mondja.

A sejtszerkezet felfedezése belülről

A kutatók most arra törekednek, hogy optimalizálják vonalzójukat különféle biológiai környezetben, beleértve az élő sejteket is. Egy másik fejlesztési irány Sauer szerint az lehet, hogy a PicoRulereket közvetlenül magukba a sejtekbe juttatják olyan technikák révén, mint a mikroinjekció vagy a sejtbehatoló peptidekkel történő funkcionalizálás. Az eszközök így felhasználhatók egy sejt szerkezetének belülről történő feltárására, olyan ismeretek megszerzésére, amelyek előremozdíthatják a sejtbiológiát, és jobban megérthetik a betegségeket és a gyógyszerfejlesztés útjait.

„Csapatunk a PicoRulersként használható biomolekulák körének bővítésére is összpontosít” – mondja Sauer. Fizika Világa. „E célból különböző fehérjéket és más biológiai komplexeket fogunk vizsgálni. Meggyőződésünk, hogy PicoRulerünk fejlesztése jelentős előrelépést jelent a szuperfelbontású mikroszkópia területén, értékes eszközt kínálva a sejt- és molekuláris szerkezetek példátlan felbontású feltárásához.”

A PicoRuler leírása a Advanced Materials.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/