徠卡顯微鏡：看著活細(xì)胞內(nèi)分子運(yùn)動
新開發(fā)的RICS STED顯微鏡檢查法記錄在現(xiàn)場樣品分子的快速運(yùn)動。卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）的研究人員通過光柵圖像相關(guān)光譜（RICS）的受激發(fā)射損耗熒光顯微鏡結(jié)合，開辟了新的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)研究中，如細(xì)胞膜的動態(tài)分析在高蛋白質(zhì)濃度。
新的方法來測量活體標(biāo)本的快速分子變動
如何單個生物分子在活細(xì)胞，組織或生物體的移動？生物分子如何互動？要回答這些問題，在分子水平上更好地理解生命的過程。受激發(fā)射損耗熒光顯微鏡可以追求具有高時空分辨率的現(xiàn)場樣品中生物分子的運(yùn)動和相互作用。為了這個目的，要研究的結(jié)構(gòu)，有選擇地使用熒光染料標(biāo)記。然后，隨時間的變化可以進(jìn)行錄像。然而，對圖像序列是相當(dāng)緩慢的，例如，快速的分子運(yùn)動不能被直接記錄，可。現(xiàn)在一組KIT各地的研究人員教授格爾德烏爾里希Nienhaus應(yīng)用物理研究所（APH）和中心功能納米結(jié)構(gòu)（CFN）提出了一種新的方法，在現(xiàn)場樣品測量這種快速的分子運(yùn)動，在自然通訊雜志。
量化分子動力學(xué)
新方法結(jié)合了兩種類型的顯微鏡。使用共聚焦掃描顯微鏡，熒光圖像的記錄，可逐點(diǎn)以固定時間間隔。因此，圖像中包含一個隱式的時間結(jié)構(gòu)。光柵圖像相關(guān)光譜法（RICS）的幫助下，這些信息可以被使用，在活細(xì)胞或組織樣品中的生物分子，如蛋白質(zhì)，以確定動態(tài)。然而，蛋白質(zhì)濃度往往過高，申請英國皇家特許測量師學(xué)會，連同傳統(tǒng)的顯微鏡。出于這個原因，KIT的研究人員結(jié)合的RICS方法與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)掃描的熒光圖像，可以大大減少。該方法已被成功地用于在成像的細(xì)胞中達(dá)到的*大分辨率。甲STED顯微鏡的熒光顯微鏡，其分辨率并不限于由阿貝限制。
通過光柵圖像相關(guān)光譜STED顯微鏡結(jié)合，KIT研究人員現(xiàn)在已經(jīng)成功地在生物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上記錄的光柵圖像量化分子動力學(xué)。“這意味著，受激發(fā)射損耗RICS的方法可用于從任何熒光圖像獲得高度分辨的地圖當(dāng)場掃描的區(qū)域標(biāo)記的分子的數(shù)量和可移動性，格爾德烏爾里希Nienhaus解釋。
圖 1：的STED RICS顯微鏡掃描光斑熒光細(xì)胞膜，因此，圖像記錄（禮貌由Hedde PN / KIT）。
的STED RICS的方法開辟了生命科學(xué)的新的測量應(yīng)用。的一個主要應(yīng)用是細(xì)胞膜的動態(tài)研究。嵌入在膜中大量的受體蛋白。通過與外部對接的配體分子的相互作用，外部信號傳輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。隨著STED英國皇家特許測量師學(xué)會的幫助下，研究人員現(xiàn)在可以精確地確定和定量脂類和受體雙方的動作。了解這些過程是至關(guān)重要的醫(yī)學(xué)和醫(yī)藥研究。許多藥用物質(zhì)基礎(chǔ)上影響這些相互作用。“關(guān)于的每一秒藥物影響G-蛋白偶聯(lián)受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，一個重要的子類，”教授Nienhaus解釋。
教授Nienhaus工作組由物理學(xué)家，化學(xué)家和生物學(xué)家。跨學(xué)科的合作是必不可少的，涵蓋所有方面，在開發(fā)新的生物物理基礎(chǔ)研究的顯微儀器和方法。當(dāng)應(yīng)用程序得到解決，其他KIT研究人員加入我們的團(tuán)隊(duì)，并貢獻(xiàn)他們的知識的分子過程。在的STED RICS方法的情況下，團(tuán)隊(duì)一起科學(xué)家從毒理學(xué)和遺傳學(xué)研究所（ITG）和動物研究所細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)部。