Новый метод суперразрешения раскрывает детали деления клеток
Исследователи из Университета Мичигана разработали новый метод микроскопии сверхвысокого разрешения (PINE nanoscopy), который позволяет одновременно наблюдать за объектами от нанометрового (молекулы) до миллиметрового (популяции клеток) масштаба в течение рекордно долгого времени — более 250 часов. Это открывает новые возможности для изучения фундаментальных биологических процессов, таких как деление клеток.
Суть технологии PINE nanoscopy
Традиционная микроскопия сверхвысокого разрешения (superresolution), отмеченная Нобелевской премией 2014 года, позволяет видеть структуры размером до 10 нанометров (примерно размер белковой молекулы). Однако используемые в ней флуоресцентные зонды быстро «выгорают» под воздействием света, что ограничивает наблюдение длительными процессами.
Метод PINE nanoscopy решает эту проблему:
- Вместо флуоресцентных используются рассеивающие свет зонды, которые не разрушаются при многократном облучении.
- Для детектирования рассеянного света и переключения зондов применяются специальные фильтры из полимеров и жидких кристаллов.
- Это позволяет получать нанометровое разрешение на протяжении сотен часов, что невозможно для классических методов.
Новые данные о роли актина в делении клеток
Применив PINE nanoscopy к изучению деления человеческих клеток, учёные сфокусировались на белке актине, который формирует каркас клетки. Были сделаны три ключевых наблюдения за организацией актиновых филаментов (диаметром ~7 нм) во время деления:
- Молекулярные «строительные блоки» расширяются, увеличивая количество связей с соседями.
- Они также сближаются, увеличивая точки контакта.
- Получающиеся сети сжимаются, когда молекулы актина более связаны, и расширяются, когда связи ослабевают.
Главное открытие: поведение актиновых сетей синхронизировано с поведением всей клетки. Клетка сокращается, когда актиновая сеть расширяется, и расширяется, когда актиновая сеть сокращается.
Перспективы применения
Новый метод планируется использовать для:
- Изучения того, как молекулярные «строительные блоки» организуются в ткани и органы. Это может продвинуть создание искусственных тканей (например, кожных трансплантатов).
- Исследования дезорганизации белков при болезнях (например, раке). Технология позволит визуализировать, как мелкие молекулярные дефекты на уровне тканей и органов приводят к развитию заболевания.