Süper çözünürlüklü mikroskopinin sınırlarını zorluyor: kendi kendini hizalayan mikroskopi
Nobel ödüllü süper çözünürlüklü mikroskobun sınırlarının ötesine geçen ultra hassas mikroskopi, bilim adamlarının tek tek moleküller arasındaki mesafeleri doğrudan ölçmesine olanak tanıyacak.
New South Wales Üniversitesi'ndeki tıbbi araştırmacılar, sağlam hücreler içindeki bireysel moleküller arasındaki etkileşimleri tespit etmek için tek moleküllü mikroskopide benzeri görülmemiş bir çözünürlük elde etti.
2014 Nobel Kimya Ödülü, mikroskopistlere bir hücrenin içinin ilk moleküler görünümünü sağlayan, karmaşık biyolojik sistemler ve süreçlere ilişkin yeni moleküler görünümler sağlayan bir özellik olan süper çözünürlüklü floresan mikroskopi teknolojisinin geliştirilmesi nedeniyle verildi.
Artık tek molekül mikroskobunun tespit sınırları bir kez daha zorlandı ve ayrıntılar Science Advances'ın son sayısında yayınlandı.
Ultra yüksek çözünürlüklü mikroskoplarla tek tek molekülleri gözlemlemek ve izlemek mümkün olmuştur, ancak bu moleküller arasındaki etkileşimler, mevcut tek moleküllü mikroskoplarla çözülenden en az dört kat daha küçük bir ölçekte meydana gelir.
"Tek moleküllü mikroskopların tipik olarak 20 ila 30 nanometre civarında lokalizasyon doğruluğuna sahip olmasının nedeni, genellikle mikroskobun sinyalleri tespit ederken gerçekten hareket etmesidir. Bu, belirsizliğe yol açar. Mevcut süper çözünürlüklü cihazları kullanarak, bir proteinin bir proteine bağlı olup olmadığını belirlemede başarısız olabiliriz. bir diğeri çünkü aralarındaki mesafe konumlarındaki belirsizlikten daha kısa."
Bu sorunu çözmek için ekip, tek moleküllü mikroskobun içine optik yolu ve ayna aşamasını algılayıp yeniden hizalayan otomatik bir geri bildirim döngüsü oluşturdu.
"Bu mikroskopla ne yaptığınız önemli değil, temel olarak geri dönüş yolunu nanometre hassasiyetinde buluyor. Bu akıllı bir mikroskop. Bir operatörün veya servis mühendisinin yapması gereken her şeyi yapabilir ve bunu saniyede 12 kez yapabilir. " Prof. Goss şunları söyledi:
Proteinler arasındaki mesafenin ölçülmesi
Bu yazıda özetlenen tasarım ve metodolojiyle UNSW ekibi, mevcut mikroskoplarla uyumlu ve numune hazırlama için maksimum esneklik sağlayan bir geri bildirim sistemi tasarladı.
"Bu, büyük bir görüntüleme sorununa çok basit ve zarif bir çözüm. Mikroskobun içine bir mikroskop yaptık ve tek yaptığımız ana mikroskobu hizalamaktı. Bulduğumuz çözümün basitliği ve pratikliği onun gerçek gücünde yatıyor. Bunu yapmak çok kolay sistemi klonlayın ve yeni teknolojileri hızla benimseyin." Prof. Goss şunları söyledi:
Ultra hassas geri beslemeli tek moleküllü mikroskobun faydasını göstermek için araştırmacılar, bunu T hücrelerindeki sinyal proteinleri arasında doğrudan mesafe ölçümleri yapmak için kullandılar. Hücresel immünolojide yaygın bir varsayım, T hücresi reseptörü fren görevi gören başka bir moleküle yakın olduğunda bu bağışıklık hücrelerinin hareketsiz kalmasıdır.
Yüksek hassasiyetli mikroskopi, iki sinyal molekülünün aktifleştirilmiş T hücrelerinde birbirinden daha da ayrıldığını, freni serbest bıraktığını ve T hücresi reseptör sinyalini açtığını göstermeyi başardı.
Prof. Goss şöyle dedi: "Geleneksel mikroskopi teknikleri bu kadar küçük bir değişikliği doğru bir şekilde ölçemez çünkü hareketsiz ve aktif T hücrelerindeki bu sinyal molekülleri arasındaki mesafe yalnızca 4-7 nanometre farklılık gösterir."
"Bu aynı zamanda bu sinyal mekanizmalarının uzaysal izolasyona ne kadar duyarlı olduğunu da gösteriyor. Bu tür düzenleyici süreçleri tanımlamak için hassas mesafe ölçümleri yapmamız gerekiyor ki bu da mikroskobun sağladığı şeydir. Bu sonuçlar, teknolojinin keşif aşamasında olduğunu ve herhangi bir şekilde üretilemeyeceğini gösteriyor. Diğer yol."
