Молекулярные линейки для высокоразрешающей микроскопии

Впервые доступны биосовместимые молекулярные линейки для калибровки новейших методов микроскопии сверхвысокого разрешения.

Современные методы микроскопии сверхвысокого разрешения достигают оптического разрешения в диапазоне нескольких нанометров, что соответствует размеру клеточных молекул. Однако до сих пор не было возможности проверить фактически достигнутое разрешение на клеточных структурах, таких как мультибелковые комплексы, из-за отсутствия биомолекулярных референсных систем, которые можно было бы метить красителями в строго определённых позициях на расстоянии в несколько нанометров.

Команда под руководством доктора Герти Белиу и профессора Маркуса Зауэра из Центра Рудольфа Вирхова при Вюрцбургском университете имени Юлиуса и Максимилиана представила решение. В журнале Advanced Materials они описывают новые биосовместимые молекулярные линейки — PicoRulers (Protein-based Imaging Calibration Optical Rulers).

Используя генетическое расширение кода и клик-химию, команда создала эти кастомизированные молекулярные линейки. Их можно использовать как точные биомолекулярные референсные структуры в флуоресцентной микроскопии.

Точность на молекулярном уровне

PicoRulers основаны на трёхчастном белке PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen), который играет ключевую роль в репликации и репарации ДНК. С помощью точного введения неканонических аминокислот в строго определённые позиции этот белок был модифицирован так, что флуоресцентные красители можно специфически "прищёлкнуть" к нему с минимальной ошибкой связывания.

Это позволяет исследователям тестировать разрешение новейших методов микроскопии сверхвысокого разрешения с беспрецедентной точностью на чётко определённой клеточной биомолекуле.

Маркус Зауэр: "Возможность разрешать реальные биологические структуры на уровне менее 10 нанометров знаменует новую эру в биологической визуализации. По сравнению с ранее использовавшимися искусственными макромолекулами, наши PicoRulers характеризуются не только биологической совместимостью. Они также обеспечивают непревзойдённую точность для тестирования разрешения в реалистичных условиях".

Перспективы для исследования клеточных процессов

Применение этой технологии выходит далеко за традиционные границы микроскопии. Герти Белиу: "Наши PicoRulers — это не только инструмент для более точных измерений, но и возможность для более глубокого и детального исследования сложных процессов, происходящих внутри наших клеток".

Дальнейшее развитие PicoRulers может в долгосрочной перспективе изменить биологическую и медицинскую визуализацию с молекулярным разрешением. Впервые они позволяют валидировать и улучшать разрешающий потенциал новых методов микроскопии сверхвысокого разрешения на биологических образцах. Это делает их ценным инструментом для будущего изучения молекулярной организации и взаимодействия биомолекул в клетках.