Разработан наноразмерный датчик силы и улучшена технология высокоточной микроскопии

Исследователи из Университета Тампере совместно с учёными из Университета штата Огайо (OSU) разработали датчик силы, который можно присоединить к механически реагирующему белку, чтобы чувствовать силы и напряжение, действующие на белок внутри клетки.

Принцип работы наносенсора

• Датчик размером около двадцати нанометров.
• Силочувствительная часть подобна резиновой ленте, которая меняет цвет при растяжении.
• К обоим концам этой «ленты» прикреплены антитела, которые связываются с изучаемым целевым белком клетки.
• Силу или удлинение исследуемого белка можно обнаружить под микроскопом, отслеживая удлинение «резинки» — то есть производимый ею цвет.

Датчик можно легко адаптировать для широкого спектра исследований в клеточной биологии и для различных белков-мишеней. Он позволяет впервые преобразовать механику клетки в видимую форму, измеряя силы, например, в ядерной мембране, между разными белками или в цитоскелете клетки.

Значение для изучения механики рака

Клетки постоянно подвергаются воздействию сил как при нормальных функциях организма, так и при заболеваниях. Например, раковая клетка испытывает мощные силы сжатия и растяжения, когда растёт, движется или протискивается через узкие щели при метастазировании. Это может повреждать клетки, в том числе ядро, что иногда даже способствует развитию рака. Новые датчики позволяют отслеживать механику рака с совершенно новой точки зрения.

Исследование опубликовано в Nature Communications.

Даже мельчайшие детали можно увидеть с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения

Другое недавнее исследование усовершенствовало метод микроскопии с расширением, объединив экспертизу в области клеточной биологии и обработки сигналов.

Проблема и решение

• Проблема: При микроскопии с расширением образец (например, клетка) физически увеличивается в геле в 4 и более раз. Однако чем меньше детали, тем меньше молекул видно, что даёт слабый сигнал и много шума («снега» на изображении).
• Решение: Исследователи предложили метод многократной флуоресцентной метки целевых белков, «накачивая» в них больше светящихся молекул, словно добавляя отражатели. Это сделало белки ярче и дало больше информации. Шум также был удалён с изображений вычислительными методами, что дополнительно повысило чёткость.

Этот метод не требует дорогих приборов и прост в реализации. Он особенно полезен для изучения очень мелких деталей. Например, теперь структуру 120-нанометрового вируса герпеса можно рассмотреть даже в световой микроскоп, тогда как традиционная световая микроскопия показывает вирусы лишь в виде отдельных точек.

Исследование «Iterative immunostaining combined with expansion microscopy and image processing reveals nanoscopic network organization of nuclear lamina» опубликовано в журнале Molecular Biology of the Cell.