徠卡顯微鏡觀察活細胞分子運動

新開發(fā)的STED-RICS顯微鏡方法記錄現(xiàn)場樣品中分子的快速運動。通過組合光柵圖象相關(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辟了新的應(yīng)用在醫(yī)學研究，例如，分析細胞膜的動力學在高蛋白質(zhì)濃度。

新的方法來衡量快速的分子運動生活樣本

如何從個人的生物分子在活細胞，組織，或生物體移動？如何在生物分子相互作用？這些問題必須回答，以便更好地理解生命的過程在分子水平上。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作和相互作用以高空間和時間分辨率。為了這個目的，該結(jié)構(gòu)被研究使用熒光染料選擇性標記。然后，隨著時間的變化可以被錄像。然而，圖像序列是相當緩慢的，以使得快速分子運動不能被直接記錄。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衡量在自然通訊雜志如此迅速的分子運動的現(xiàn)場樣品中。

量化分子動力學

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以固定的時間間隔。因此，圖像包含一個隱含的時間結(jié)構(gòu)。這個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力學，如蛋白質(zhì)，在活細胞或組織樣品。但是，蛋白質(zhì)含量往往過高與傳統(tǒng)的顯微鏡適用RICS在一起。由于這個原因，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）。當使用受激發(fā)射損耗，光點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到在細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)動力學?！斑@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出在由光點掃描的區(qū)域的標記的分子的數(shù)量和可移動性的一個高度解決地圖”，格爾德烏爾里希Nienhaus解釋。

圖1：STED-RICS顯微鏡掃描熒光細胞膜與光點，因此，圖像被記錄（禮貌由Hedde PN / KIT）。

展望

在STED-RICS方法開辟了生命科學的新的測量應(yīng)用。一個主要的應(yīng)用是研究細胞膜的動態(tài)。許多受體蛋白質(zhì)嵌入在膜。通過與外部對接的配體分子的相互作用，外部信號被發(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動。理解這些過程是在醫(yī)學和制藥研究至關(guān)重要。許多藥物物質(zhì)是基于影響這些相互作用。“關(guān)于每秒醫(yī)療物質(zhì)影響信號G蛋白偶聯(lián)受體，一個重要的子類的傳導，”Nienhaus教授解釋說。

Nienhaus教授的工作小組由物理學家，化學家，生物學家和的?？鐚W科的合作是必不可少的開發(fā)新的顯微儀器和生物物理學的基本研究方法時要面面俱到。當應(yīng)用程序得到解決，其他研究人員KIT加盟球隊貢獻自己的分子過程的知識。在STED-RICS方法的情況下，球隊與毒理學研究所和遺傳學（ITG）和動物學研究所的細胞和發(fā)育生物學部的科學家一起工作。