分子測定棒が超解像顕微鏡法を進歩させる可能性 – Physics World

日常的な物体を測定したい場合は、定規を使用します。これは、長さが固定され、規則的に区切られた区分を持つ材料です。 PicoRuler と呼ばれる新しいデバイスのおかげで、同じ測定原理を細胞や分子などの小さな物体にも適用できるようになりました。ドイツのユリウス・マクシミリアン大学 (JMU) ヴュルツブルクの研究者によって開発されたこの極小の測定棒は、生物学的環境で機能し、長さ 10 nm 未満の物体を画像化する超解像顕微鏡技術の能力をテストするために使用できる可能性があります。

蛍光イメージングに基づく超解像度顕微鏡は、過去 20 年間で急速に発展しました。このような方法では、従来の可視光顕微鏡の回折限界をはるかに下回る数ナノメートルの微細な構造を分解することが現在では日常的に行われています。

これらの技術をさらに推進するには、研究者は顕微鏡の性能を校正するための参照構造を必要とします。現在使用されている主な校正方法は、人工 DNA 折り紙構造に依存しています。これらは、10 nm 未満の間隔で明確に定義された位置にいくつかの蛍光団を運ぶように合成することができ、10 nm 未満のイメージングでは定規のように機能することができます。問題は、DNA 折り紙が高度に負に帯電しているため、現実世界の生物学的細胞イメージング媒体では使用できないことです。

カチッと所定の位置に収まる

バイオテクノロジー者が主導 マルクス・ザウアー および ゲルティ・ベリウ、JMU チームは、増殖細胞核抗原 (PCNA) と呼ばれる 6 つの部分からなるタンパク質に基づいた生体適合性の代替品を開発しました。このタンパク質上の 6 nm 間隔の正確に定義された位置に合成アミノ酸を導入することにより、蛍光色素分子が効率的な方法でタンパク質上で化学的に「クリック」することが可能になりました。この新しい構造により、ナノスケール トポグラフィー (DNA-PAINT) でのイメージングのための DNA ベースのポイント蓄積として知られる技術の解像度を XNUMX nm までテストできるようになりました。ザウアー氏は、これは直接確率的光学再構成顕微鏡法 (dSTORM)、MINFLUX、MINSTED などの他の技術にとっても重要になる可能性があると述べています。

「これらの高度な顕微鏡技術は、数ナノメートルの範囲の空間分解能を達成できます。新しい定規は、その精度を検証し向上させるための校正ツールとして機能します。」と彼は言います。

細胞構造を内部から探る

研究者らは現在、生細胞を含むさまざまな生物学的環境で使用できるように定規を最適化することを検討している。ザウアー氏によると、開発のもう一つの方向性は、マイクロインジェクションや細胞透過性ペプチドによる機能化などの技術を通じて、ピコルーラーを細胞自体に直接送達することかもしれないという。したがって、このデバイスを使用して細胞の構造を内部から探索し、細胞生物学を進歩させ、病気や医薬品開発への経路についてのより良い理解をもたらす可能性のある知識を得ることができます。

「私たちのチームは、ピコルーラーとして使用できる生体分子の範囲を拡大することにも焦点を当てています」とザウアー氏は語ります。 物理学の世界。 「この目的のために、私たちはさまざまなタンパク質や他の生物学的複合体を研究するつもりです。当社の PicoRuler の開発は、超解像顕微鏡の分野における重要な前進を示し、前例のない解像度で細胞および分子の構造を探索するための貴重なツールを提供すると確信しています。」

PicoRuler については、以下で説明されています。 先端材料.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/