Pulsa laser membuat sel hidup bersinar

Molekul individu boleh dilihat dengan pewarna pendarfluor konvensional

Perbezaan besar: Di sebelah kiri imej pendarfluor konvensional dari 2B histon dalam nukleus sel, di sebelah kanan varian yang diselesaikan super, yang dihasilkan dari 10, 000 imej tunggal menggunakan kaedah dSTORM (mikroskopi rekonstruksi optik stokastik langsung). © Kumpulan Kerja Markus Sauer / Biozentrum Uni Würzburg
membaca dengan kuat

Molekul individu dan dinamik mereka juga dapat dilihat di dalam sel hidup dengan pewarna pendarfluor konvensional dengan resolusi sekitar 20 nanometer. Bagaimana untuk memperlihatkannya buat kali pertama dalam jurnal "Kaedah Alam" oleh pasukan saintis antarabangsa.

Apa yang berlaku dalam sel di antara molekul, bagaimanakah seseorang boleh memvisualisasikan proses ini? Pasukan Profesor Markus Sauer membahas soalan ini di Biozentrum Universiti Würzburg. Para penyelidik bergantung pada teknik-teknik terkini mikroskop pendarfluor, yang dicirikan oleh resolusi temporal dan spatial yang tinggi.

Bagaimana mikroskop fluoresen berfungsi? Ringkasnya, DNA, protein atau molekul lain dalam sel dilabelkan dengan pewarna neon. Jika seseorang kemudian membombardir sel dengan laser denyutan, molekul berlabel menyala sebentar. Isyarat pendarfluor mereka, jadi untuk menyatakan "gema cahaya", boleh diilhami dengan helah teknik.

Tempat cahaya kabur

Walau bagaimanapun, mereka yang ingin menghasilkan banyak protein individu dengan mikroskop pendarfluor, sebagai contoh, menghadapi cabaran: Jika semua protein di dalam sel menyala pada masa yang sama, hanya tempat cahaya kabur yang muncul di dalam mikroskop. Alasan: Protein terlalu dekat antara satu sama lain, isyarat cahaya mereka bertindih - seperti kapal pelayaran, di mana cahaya di dalam semua kabin. Dari jarak yang terlalu besar, mata hanya melihat satu cahaya.

Tetapi jika anda menghidupkan lampu-lampu di atas papan secara individu dan hanya untuk masa yang singkat, kedudukan setiap kereta boleh ditentukan dengan tepat. "Jika kapal bergerak, tentu saja, ini mesti berjalan dengan cepat supaya isyarat cahaya tidak memburuk, " kata Sauer. paparan

Pewarna fluorescent dilabelkan 2B histon dalam nukleus sel hidup: Di atas seksyen angka terdahulu, dalam pembesaran selanjutnya (e, f) molekul histon individu dapat dikenali. Bar berukuran putih sepadan dengan 200 nanometer. Kumpulan kerja Markus Sauer / Biozentrum Uni W rzburg

Sel hidup boleh diperiksa dengan pewarna konvensional

Pasukan W rzburg menggunakan strategi ini dengan pewarna pendarfluor yang boleh dihidupkan dan dimatikan oleh isyarat cahaya yang boleh diubahsuai optically, seperti kata para penyelidik. Ini menghasilkan gambaran yang lebih pendek daripada keadaan di dalam sel.

Walau bagaimanapun, pewarna neon optik yang boleh diubah suai gagal dalam sel-sel hidup kerana kehadiran oksigen adalah mengganggu yang sekurang-kurangnya sama ada pendapat umum dalam sains. Tetapi pasukan Sauer telah menunjukkan untuk pertama kalinya dengan rakan-rakan di Bielefeld dan New York yang sebaliknya adalah kesnya: Kami telah melihat melalui mekanisme dan mengetahui bahawa ia juga berada dalam sel hidup.

Pencitraan super-diselesaikan

Apakah mekanisme ini kelihatan? Sel-sel mengandungi glutathione, yang meletakkan kebanyakan pewarna optik yang boleh didapati secara komersial ke dalam keadaan stabil yang kekal selama beberapa saat selepas pengujaan laser. Pada masa yang sama, reaksi dengan oksigen berlaku, yang mengaktifkan semula pewarna, tetapi sangat tidak cekap.

"Oleh itu, majoriti molekul pewarna sentiasa berubah, dan itulah prasyarat untuk pencitraan resolusi super untuk berfungsi, " jelas Sauer.

Histone dalam nukleus ditandakan

Para saintis mengamalkan metodologi mereka dalam "Kaedah Alam" pada histologi sel-sel manusia yang hidup. Histones adalah protein yang membantu mengemas DNA dalam nukleus sel untuk menjimatkan ruang. Terdapat lima histones yang berbeza, dengan varian 2B, penyelidik telah bekerja.

Mula-mula, mereka menghubungkan histon tersebut ke enzim bakteria - reduktase dehidrofolat. Kemudian mereka menambah pewarna neon yang sebelum ini dilekatkan pada trimethoprim antibiotik. Caranya adalah bahawa antibiotik mengikat sangat khusus kepada enzim dan jambatan sementara ini boleh digunakan untuk melabelkan histones jenis 2B dengan pewarna.

Langkah seterusnya: perhatikan pembahagian sel

Dengan menggunakan kaedah ini, penyelidik telah mengesahkan fakta yang diketahui bahawa DNA yang dikemas histon bergerak di dalam nukleus pada kadar beberapa nanometer sesaat, bergantung kepada fasa kitaran sel. Sauer: Langkah seterusnya adalah untuk mengikuti proses pembahagian sel dalam resolusi tinggi di bawah mikroskop

(idw - Universiti W rzburg, 10.08.2010 - DLO)