Właśnie otrzymaliśmy bezprecedensowe spojrzenie na szczegóły podziału komórki: ScienceAlert

Zastępując cząsteczki fluorescencyjne w obecnym procesie obrazowania tymi, które zamiast tego rozpraszają światło, naukowcy odkryli zupełnie nowy poziom olśniewających szczegółów wewnątrz naszych żywych komórek.

Innowacyjna modyfikacja pozwoli naukowcom bezpośrednio obserwować zachowanie molekularne w znacznie dłuższym okresie, otwierając okno na kluczowe procesy biologiczne, takie jak podział komórki.

„Żywa komórka to miejsce pełne białek tu i ówdzie”. Wyjaśnić Inżynier biomedyczny Uniwersytetu Michigan Guangjie Cui. „Nasze doskonałe rozwiązanie jest bardzo atrakcyjne do oglądania tych dynamicznych działań”.

Superrozdzielczość to proces obserwacji niewiarygodnie małych struktur biologicznych. Wykorzystuje serię ujęć wykonanych z grup cząstek fluorescencyjnych, które uwydatniają określone obszary tkanki docelowej, eliminując efekt matowienia powodzi ugiętego światła.

Naukowcy stojący za jego opracowaniem zdobyli m.in Nagroda Nobla w 2014 roku. Niezależnie od tego, jak rewolucyjny był ten proces, tak samo jak zdolność cząstek fluorescencyjnych do wchłaniania, a następnie wypluwania Wymagana długość fali światła Zużyje się w ciągu kilkudziesięciu sekund, co wyklucza zlecanie dłuższych operacji.

Dlatego Cui i jego współpracownicy opracowali system do wykrywania rozpraszania światła z losowo rozmieszczonych złotych nanoprętów, procesu, który nie jest zakłócany przez wielokrotną ekspozycję na światło. Chociaż złote znaczniki są większe niż docelowe struktury, obrazowanie wielokątowych podzbiorów słupków i łączenie obrazów zapewnia tę samą bardzo szczegółową rozdzielczość.

Powstały system pozwala na 250 godzin ciągłych obserwacji z rozdzielczością zaledwie 100 atomów.

Następnie Cui i współpracownicy zbadali cały proces podziału komórek za pomocą nowej nanoskopii PINE, ujawniając zachowanie, którego wcześniej nie widziano. cząsteczki aktynyaż do poziomu poszczególnych cząsteczek.

Aktyna, główny składnik komórki cytoszkieletZapewnia wsparcie strukturalne komórkom i ułatwia poruszanie się w komórce. Tak więc te cząsteczki w postaci rozgałęzionych włókien odgrywają ogromną rolę w podziale komórki przed jej rozdzieleniem na dwie komórki potomne.

Każda kopia tych komórek dziedziczy te same elementy wewnętrzne, od białek po DNA, ale dokładnie, jak to się dzieje, od dawna pozostaje tajemnicą ze względu na ograniczenia naszej technologii optycznej.

Obserwując 904 włókien aktynowych podczas procesu podziału komórki, Cui i jego zespół byli w stanie zobaczyć, jak poszczególne cząsteczki zachowują się względem siebie. Odkryli, że gdy cząsteczki aktyny były mniej związane ze sobą, rozszerzały się w poszukiwaniu większej liczby wiązań. Gdy każda aktyna dociera do swoich sąsiadów, zbliża się do innych cząsteczek aktyny, powodując rozszerzenie ich sieci.

Naukowcy zobaczyli, jak te ruchy na małą skalę przekładają się na wielkoskalowy wyświetlacz komórkowy. Nieoczekiwanie, kiedy aktyna ogólnie rozszerza komórkę, faktycznie się kurczy, podczas gdy gdy aktyna się kurczy, rozszerza się. Wydaje się to paradoksalne, dlatego naukowcy chcą zbadać, w jaki sposób zachodzi ten przeciwstawny ruch.

„Planujemy wykorzystać naszą metodę do zbadania, w jaki sposób inne molekularne bloki budulcowe są zorganizowane w tkankach i narządach” – powiedział Somin Lee, inżynier biomedyczny z University of Michigan. książki do rozmowy.

„Nasza technologia może pomóc naukowcom w wizualizacji, a tym samym w lepszym zrozumieniu, w jaki sposób defekty molekularne w tkankach i narządach przechodzą w chorobę”.

Badanie to zostało opublikowane w Komunikacja natury.