Vareta de medição molecular pode avançar na microscopia de super-resolução – Physics World

Se quiser medir um objeto do dia a dia, você pode usar uma régua – um pedaço de material com comprimento fixo e divisões marcadas regularmente. Graças a um novo dispositivo denominado PicoRuler, o mesmo princípio de medição pode agora ser aplicado a pequenos objetos, como células e moléculas. Desenvolvida por pesquisadores da Julius-Maximilians Universität (JMU) Würzburg, na Alemanha, a minúscula vareta de medição funciona em ambientes biológicos e pode ser usada para testar a capacidade das técnicas de microscopia de super-resolução para criar imagens de objetos com menos de 10 nm de comprimento.

A microscopia de super-resolução baseada em imagens de fluorescência desenvolveu-se rapidamente nos últimos 20 anos. Agora é rotina que tais métodos resolvam estruturas tão pequenas quanto alguns nanômetros – muito abaixo do limite de difração da microscopia de luz visível convencional.

Para levar essas técnicas ainda mais longe, os pesquisadores precisam de estruturas de referência para calibrar o desempenho de seus microscópios. O principal método de calibração atualmente em uso depende de estruturas artificiais de origami de DNA. Eles podem ser sintetizados para transportar vários fluoróforos em posições bem definidas, separados por menos de 10 nm, permitindo que atuem como réguas para imagens abaixo de 10 nm. O problema é que o origami de DNA tem carga altamente negativa e, portanto, não pode ser usado em meios de imagem celular biológicos do mundo real.

Clicando no lugar

Liderados por biotecnologistas Markus Sauer e Gerti Beliu, a equipe da JMU desenvolveu uma alternativa biocompatível baseada em uma proteína de três partes chamada antígeno nuclear de células em proliferação (PCNA). Ao introduzir aminoácidos sintéticos nesta proteína em posições precisamente definidas e espaçadas de 6 nm, eles tornaram possível que moléculas de corante fluorescente “clicassem” quimicamente nela de maneira eficiente. Essa nova estrutura permitiu testar a resolução de uma técnica conhecida como acúmulo de pontos baseados em DNA para imagens em topografia em nanoescala (DNA-PAINT) até 6 nm. Sauer diz que também pode ser importante para outras técnicas, como microscopia direta de reconstrução óptica estocástica (dSTORM), MINFLUX ou MINSTED.

“Essas técnicas avançadas de microscopia podem atingir resoluções espaciais na faixa de alguns nanômetros, e a nova régua servirá como uma ferramenta de calibração para verificar e melhorar sua precisão”, diz ele.

Explorando a estrutura celular de dentro

Os pesquisadores agora procuram otimizar sua régua para uso em vários ambientes biológicos, incluindo células vivas. Outra direção de desenvolvimento, diz Sauer, poderia ser entregar PicoRulers diretamente nas próprias células por meio de técnicas como microinjeção ou funcionalização com peptídeos de penetração celular. Os dispositivos poderiam, assim, ser usados ​​para explorar a estrutura de uma célula a partir de dentro, adquirindo conhecimento que poderia avançar a biologia celular e trazer uma melhor compreensão das doenças e dos caminhos para o desenvolvimento de medicamentos.

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“Nossa equipe também está focada em expandir a gama de biomoléculas que podem ser usadas como PicoRulers”, disse Sauer. Mundo da física. “Para isso estaremos investigando diferentes proteínas e outros complexos biológicos. Estamos convencidos de que o desenvolvimento do nosso PicoRuler marca um avanço significativo no campo da microscopia de super-resolução, oferecendo uma ferramenta valiosa para explorar estruturas celulares e moleculares em resoluções sem precedentes.”

O PicoRuler é descrito em Materiais avançados.

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