徠卡顯微鏡觀察活細(xì)胞分子運(yùn)動(dòng)
徠卡顯微鏡觀察活細(xì)胞分子運(yùn)動(dòng)
新開(kāi)發(fā)的STED-RICS顯微鏡方法記錄現(xiàn)場(chǎng)樣品中分子的快速運(yùn)動(dòng)。通過(guò)組合光柵圖象相關(guān)光譜（RICS）與受激發(fā)射損耗熒光顯微鏡，科研人員技術(shù)（盒）卡爾斯魯厄研究所開(kāi)辟了新的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)研究，例如，分析細(xì)胞膜的動(dòng)力學(xué)在高蛋白質(zhì)濃度。
新的方法來(lái)衡量快速的分子運(yùn)動(dòng)生活樣本
如何從個(gè)人的生物分子在活細(xì)胞，組織，或生物體移動(dòng)？如何在生物分子相互作用？這些問(wèn)題必須回答，以便更好地理解生命的過(guò)程在分子水平上。受激發(fā)射損耗熒光顯微鏡使追求生物分子的活樣品中的動(dòng)作和相互作用以高空間和時(shí)間分辨率。為了這個(gè)目的，該結(jié)構(gòu)被研究使用熒光染料選擇性標(biāo)記。然后，隨著時(shí)間的變化可以被錄像。然而，圖像序列是相當(dāng)緩慢的，以使得快速分子運(yùn)動(dòng)不能被直接記錄。一組圍繞蓋德烏爾里希Nienhaus從應(yīng)用物理研究所（APH）和中心功能納米結(jié)構(gòu)（CFN）教授KIT研究人員現(xiàn)在提出了一種新的方法來(lái)衡量在自然通訊雜志如此迅速的分子運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)樣品中。
量化分子動(dòng)力學(xué)
新方法結(jié)合了兩種類型的徠卡顯微鏡。使用共焦掃描顯微鏡，熒光圖像被記錄逐點(diǎn)以固定的時(shí)間間隔。因此，圖像包含一個(gè)隱含的時(shí)間結(jié)構(gòu)。這個(gè)信息可以用于與光柵圖像相關(guān)光譜（RICS）的幫助下，以確定生物分子的動(dòng)力學(xué)，如蛋白質(zhì)，在活細(xì)胞或組織樣品。但是，蛋白質(zhì)含量往往過(guò)高與傳統(tǒng)的顯微鏡適用RICS在一起。由于這個(gè)原因，該試劑盒的研究人員結(jié)合RICS方法STED顯微鏡（受激發(fā)射損耗顯微鏡）。當(dāng)使用受激發(fā)射損耗，光點(diǎn)掃描所述熒光圖像可以被顯著減少。此方法已被成功地用于達(dá)到在細(xì)胞的成像的最大分辨率。甲STED顯微鏡是一種熒光顯微鏡，其分辨率不是由阿貝極限的限制。
通過(guò)組合光柵圖象相關(guān)光譜與STED顯微鏡，KIT研究人員現(xiàn)在已經(jīng)成功地在定量的基礎(chǔ)上記錄在光柵圖像中的生物分子的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)。“這意味著，受激發(fā)射損耗-RICS方法可用于從任何的熒光圖像以導(dǎo)出在由光點(diǎn)掃描的區(qū)域的標(biāo)記的分子的數(shù)量和可移動(dòng)性的一個(gè)高度解決地圖”，格爾德烏爾里希Nienhaus解釋。
圖1：STED-RICS顯微鏡掃描熒光細(xì)胞膜與光點(diǎn)，因此，圖像被記錄（禮貌由Hedde PN / KIT）。
展望
在STED-RICS方法開(kāi)辟了生命科學(xué)的新的測(cè)量應(yīng)用。一個(gè)主要的應(yīng)用是研究細(xì)胞膜的動(dòng)態(tài)。許多受體蛋白質(zhì)嵌入在膜。通過(guò)與外部對(duì)接的配體分子的相互作用，外部信號(hào)被發(fā)送到單元。用STED-RICS的幫助下，研究人員現(xiàn)在可以決定兩者脂質(zhì)和受體的精確和定量的運(yùn)動(dòng)。理解這些過(guò)程是在醫(yī)學(xué)和制藥研究至關(guān)重要。許多藥物物質(zhì)是基于影響這些相互作用?！瓣P(guān)于每秒醫(yī)療物質(zhì)影響信號(hào)G蛋白偶聯(lián)受體，一個(gè)重要的子類的傳導(dǎo)，”Nienhaus教授解釋說(shuō)。
Nienhaus教授的工作小組由物理學(xué)家，化學(xué)家，生物學(xué)家和的?？鐚W(xué)科的合作是必不可少的開(kāi)發(fā)新的顯微儀器和生物物理學(xué)的基本研究方法時(shí)要面面俱到。當(dāng)應(yīng)用程序得到解決，其他研究人員KIT加盟球隊(duì)貢獻(xiàn)自己的分子過(guò)程的知識(shí)。在STED-RICS方法的情況下，球隊(duì)與毒理學(xué)研究所和遺傳學(xué)（ITG）和動(dòng)物學(xué)研究所的細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)部的科學(xué)家一起工作。