Молекулярный измерительный стержень может улучшить микроскопию сверхвысокого разрешения

Если вы хотите измерить предмет повседневного пользования, вы можете использовать линейку — кусок материала фиксированной длины с регулярно отмеченными делениями. Благодаря новому устройству под названием PicoRuler тот же принцип измерения теперь можно применять к крошечным объектам, таким как клетки и молекулы. Миниатюрная измерительная палочка, разработанная исследователями из Университета Юлиуса-Максимилиана (JMU) в Вюрцбурге в Германии, работает в биологической среде и может использоваться для проверки способности методов микроскопии сверхвысокого разрешения отображать объекты длиной менее 10 нм.

Микроскопия сверхвысокого разрешения, основанная на флуоресцентной визуализации, быстро развивалась за последние 20 лет. В настоящее время такие методы позволяют распознавать структуры размером всего в несколько нанометров, что намного ниже дифракционного предела для традиционной микроскопии видимого света.

Для дальнейшего развития этих методов исследователям нужны эталонные структуры для калибровки производительности своих микроскопов. Основной метод калибровки, используемый в настоящее время, основан на использовании искусственных структур ДНК-оригами. Их можно синтезировать, чтобы нести несколько флуорофоров в четко определенных положениях на расстоянии менее 10 нм друг от друга, что позволяет им действовать как линейки для визуализации с разрешением менее 10 нм. Проблема в том, что ДНК-оригами заряжено очень отрицательно и поэтому не может быть использовано в реальных средах биологической визуализации клеток.

Щелкнув на месте

Под руководством биотехнологов Маркус Зауэр и Герти БелиуКоманда JMU разработала биосовместимую альтернативу, основанную на трехкомпонентном белке, называемом ядерным антигеном пролиферирующих клеток (PCNA). Введя синтетические аминокислоты в этот белок в точно определенных положениях на расстоянии 6 нм друг от друга, они позволили молекулам флуоресцентного красителя эффективно химически «защелкиваться» на нем. Эта новая структура позволила им протестировать разрешение метода, известного как накопление точек на основе ДНК для визуализации в наномасштабной топографии (DNA-PAINT) размером до 6 нм. Зауэр говорит, что это также может быть важно для других методов, таких как микроскопия прямой стохастической оптической реконструкции (dSTORM), MINFLUX или MINSTED.

«Эти передовые методы микроскопии позволяют достичь пространственного разрешения в диапазоне нескольких нанометров, а новая линейка послужит калибровочным инструментом для проверки и повышения их точности», — говорит он.

Исследование клеточной структуры изнутри

Сейчас исследователи стремятся оптимизировать свою линейку для использования в различных биологических средах, включая живые клетки. Еще одним направлением развития, по словам Зауэра, может стать доставка PicoRulers непосредственно в сами клетки с помощью таких методов, как микроинъекция или функционализация с помощью проникающих в клетку пептидов. Таким образом, устройства можно использовать для изучения структуры клетки изнутри, получения знаний, которые могут способствовать развитию клеточной биологии и лучшему пониманию болезней и путей разработки лекарств.

Микроскопия сверхвысокого разрешения выявила механизм репликации коронавируса

«Наша команда также сосредоточена на расширении спектра биомолекул, которые можно использовать в качестве пиколинейок», — говорит Зауэр. Мир физики. «С этой целью мы будем изучать различные белки и другие биологические комплексы. Мы убеждены, что разработка нашей PicoRuler знаменует собой значительный шаг вперед в области микроскопии сверхвысокого разрешения, предлагая ценный инструмент для исследования клеточных и молекулярных структур с беспрецедентным разрешением».

PicoRuler описан в Передовые материалы.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/molecular-measuring-stick-could-advance-super-resolution-microscopy/