הדמיה אופטית של אינטראקציות דינמיות בין מולקולות בתא

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


מיקרוסקופיה סופר-רזולוציה מאפשרת רכישת תמונות פלואורסצנטיות של תאים, אברונים וקומפלקסים מולקולריים ברזולוציה מרחבית חסרת תקדים. עם זאת, רזולוציה זו אינה מספיקה כדי לפתור חלבונים קטנים כמו כמה ננומטרים ואת האינטראקציות שלהם עם מולקולות אחרות או עם הארכיטקטורה של מתחמי חלבון. הוא מונע, למשל, את חקר המשחק המולקולרי של נוירונים בתהליכי למידה וזיכרון.

התגברות על מגבלות הרזולוציה הדינמית

פותח על ידי קבוצת המחקר של פרופ' מרקוס סאואר (מרכז רודולף וירצ'וב וביוסנטר) וד"ר גרטי בליו (מרכז רודולף וירצ'וב) באוניברסיטת וירצבורג, ניתוח טביעות האצבע החדש של Photowitching מאפשר הדמיה אופטית של אינטראקציות דינמיות עם מולקולות אחרות בתא. "עד עכשיו, לא קיימת שיטה המאפשרת באופן מהימן רזולוציה אופטית מבנית בתאים בטווח של מתחת ל-10 ננומטר. על ידי הבהרת הגורם הבסיסי של המחסום הזה, הצלחנו לראשונה, בשילוב עם שיטות תיוג ישיר חדשות, לאפשר סלולר רזולוציה של כמה ננומטרים. התקדמות זו מאפשרת גילוי של פונקציות מולקולריות וארכיטקטורה של מרכיבים חשובים של התאים שלנו", מדווח סאואר.

שיטות מיקרוסקופיה לוקליזציה של מולקולות בודדות כגון dSTORM, שפותחו בקבוצתו של פרופ' מרקוס סאואר, מאפשרות רזולוציות בטווח של 10-20 ננומטר. בשילוב עם שיטות תאורה מובנות, ניתן היה להשיג דיוק לוקליזציה של עד 1 ננומטר עבור צבעים. למרבה הצער, לא ניתן היה לתרגם את דיוק הלוקליזציה הגבוה הזה לרזולוציה מרחבית של כמה ננומטרים בתאים.

הבעיה: שיטות התיוג הנוכחיות, למשל צביעה חיסונית עם נוגדן, גורמות לשגיאת מרווח של יותר מ-10 ננומטר. כתוצאה מכך, גודל מולקולות התיוג מונע רזולוציה בקנה מידה ננומטרי. הגורמים האחרים למחסום הרזולוציה מתחת ל-10 ננומטר לא היו ידועים בעבר. "בפרסום שלנו, הראינו כעת לראשונה שקצבי מיתוג התמונות (הבהוב) של צבעים בין מצב הפעלה לכבוי מושפעים מאוד במרחקים מתחת ל-10 ננומטר עקב תהליכי העברת אנרגיה שונים בין צבעים. כתוצאה מכך נוצר מקבץ של מצבי על במהלך השניות הראשונות של ניסוי הקשור להלבנה מהירה של הצבעים, מה שמקשה על הלוקליזציה האישית שלהם", מסביר סאואר. "הסתברות הלוקליזציה המופחתת של הצבעים גורמת אפוא לרזולוציה מבנית ירודה יותר ממה שניתן לצפות בהתבסס על דיוק הלוקליזציה האינדיבידואלית. הדבר דומה לתזמורת כאשר כל הכלים מנגנים את תרומתם בו-זמנית בתחילת היצירה; אי אפשר בחר את רצועות הקול הבודדות."

עקבות עוצמת הקרינה

עם זאת, טביעת האצבע של Photowitching וזמן דעיכת הקרינה מכילים גם מידע על מספר הצבעים הקיימים, ובשל תלות המרחק של העברת האנרגיה, גם מידע על המרחקים שלהם מבלי שהם יכולים לפתור את הצבעים הבודדים באופן אופטי. על ידי שילוב חומצות אמינו לא טבעיות בקולטני ממברנה מולטימריים באמצעות הרחבת קוד גנטי ולאחר מכן תיוג לחיצה ביואורתוגונלית עם צבעים פלורסנטים קטנים, קבוצות המחקר של וירצבורג הצליחו כעת להראות בשלב הבא כיצד ניתן להשיג תיוג ספציפי לאתר ספציפי של חלבונים בתאים ללא שגיאות מרווח עם מרחקים מתחת ל-10 ננומטר. "על ידי ניתוח טביעות האצבעות של קולטנים מולטימריים בממברנת הפלזמה, הצלחנו להעריך לראשונה מרחקים בין תת-יחידות קולטן בטווח של 5-7 ננומטר בתאים ולקבוע את מספר תת-היחידות המסומנות", אומר בליו.

להמחיש ולהבין תקשורת מולקולרית

בשלב הבא, צוות המחקר מתכוון לייעל את ניתוח טביעות האצבע של Photowitching ולהשתמש בו בשילוב עם מיקרוסקופ לוקליזציה של מולקולה אחת תוך שימוש בסכימות עירור בתבנית ו-DNA-PAINT להדמיה אמינה ברזולוציית העל בתאים עם רזולוציה של מתחת ל-10 ננומטר. זה אמור לספק תובנות חדשות לגבי הארגון המולקולרי של מבנים תאיים, אברונים ומתחמי מולטי-חלבון, כמו גם הבהרה מבנית של מבני חלבון באמצעות שיטות אופטיות.

השיטה החדשה שפותחה לא רק מציעה תובנות ייחודיות לגבי מנגנונים מולקולריים בחקר זיהום, שומנים וסרטן: לטביעת האצבע לשינוי תמונות יש גם פוטנציאל לייצג בצורה מציאותית יותר את הדינמיקה והמורכבות של קולטנים במערכת העצבים החשובים להעברת אותות בסינפסות. של נוירונים. משחק זה של נוירונים מגדיר את תהליכי הלמידה והזיכרון היומיומיים שלנו. "לכן חשוב ביסודו להבין כיצד התזמורת המולקולרית הזו מתגבשת ומתפקדת", אומר בליו, ומתאר את המשמעות של ממצאי המחקר הללו.

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת וירצבורג. הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.



קישור לכתבת המקור – 2022-08-02 19:17:40

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר