Преминаване на границите на микроскопията със супер разделителна способност: самоподравняваща се микроскопия
Свръхпрецизната микроскопия, която надхвърля ограниченията на микроскопа със супер разделителна способност, носител на Нобелова награда, ще позволи на учените да измерват директно разстоянията между отделните молекули.
Медицински изследователи от Университета на Нов Южен Уелс постигнаха безпрецедентна разделителна способност в едномолекулна микроскопия за откриване на взаимодействия между отделни молекули в непокътнати клетки.
Нобеловата награда за химия за 2014 г. беше присъдена за разработването на технология за флуоресцентна микроскопия със супер разделителна способност, която предостави на микроскопистите първия молекулярен изглед на вътрешността на клетката, функция, която предоставя нови молекулярни изгледи на сложни биологични системи и процеси.
Сега границите на откриване на едномолекулна микроскопия бяха увеличени отново и подробности бяха публикувани в последния брой на Science Advances.
Възможно е да се наблюдават и проследяват отделни молекули с микроскопи с ултрависока разделителна способност, но взаимодействията между тези молекули се случват в мащаб, който е поне четири пъти по-малък от този, разрешен от съществуващите едномолекулни микроскопи.
„Причината, поради която едномолекулните микроскопи обикновено имат точност на локализиране около 20 до 30 нанометра, обикновено е, че микроскопът всъщност се движи, когато открива сигнали. Това води до несигурност. Използвайки съществуващите инструменти със супер разделителна способност, не можем да успеем да определим дали един протеин е свързан с друг, защото разстоянието между тях е по-малко от несигурността в техните позиции."
За да разреши този проблем, екипът изгради автоматизирана верига за обратна връзка вътре в едномолекулния микроскоп, който открива и пренастройва оптичния път и огледалния етап.
„Няма значение какво правите с този микроскоп, той основно намира обратния път с нанометрова точност. Това е интелигентен микроскоп. Може да направи всичко, което трябва да направи оператор или сервизен инженер, и може да направи това 12 пъти в секунда. " каза проф. Гос.
Измерване на разстоянието между протеините
С дизайна и методологията, описани в този документ, екипът на UNSW е проектирал система за обратна връзка, която е съвместима със съществуващите микроскопи и осигурява максимална гъвкавост за подготовка на проби.
„Това е много просто и елегантно решение на голям проблем с изображенията. Току-що построихме микроскоп вътре в микроскоп и всичко, което направихме, беше да подравним основния микроскоп. Простотата и практичността на решението, което намерихме, е истинската му сила. Лесно е да клонирайте системата и бързо възприемете нови технологии." каза проф. Гос.
За да демонстрират полезността на неговия ултрапрецизен едномолекулен микроскоп с обратна връзка, изследователите го използваха, за да направят директни измервания на разстоянието между сигналните протеини в Т клетките. Често срещано предположение в клетъчната имунология е, че тези имунни клетки остават в покой, когато Т-клетъчният рецептор е близо до друга молекула, която действа като спирачка.
Тяхната високопрецизна микроскопия успя да покаже, че двете сигнални молекули всъщност са допълнително отделени една от друга в активирани Т клетки, освобождавайки спирачката и включвайки сигнализирането на Т клетъчния рецептор.
Проф. Гос каза: „Конвенционалните техники за микроскопия не биха могли да измерят точно такава малка промяна, защото разстоянието между тези сигнални молекули в неподвижните и активираните Т клетки се различава само с 4-7 нанометра.“
"Това също така показва колко чувствителни са тези сигнални механизми към пространствената изолация. За да идентифицираме такива регулаторни процеси, трябва да извършим прецизни измервания на разстоянието, което позволява този микроскоп. Тези резултати показват, че технологията е в процес на откритие и не може да бъде произведена по никакъв начин друг начин."
