徕卡显微镜观察活细胞分子运动

徕卡显微镜观察活细胞分子运动

新开发的STED-RICS显微镜方法记录现场样品中分子的快速运动。通过组合光栅图象相关光谱（RICS）与受激发射损耗荧光显微镜，科研人员技术（盒）卡尔斯鲁厄研究所开辟了新的应用在医学研究，例如，分析细胞膜的动力学在高蛋白质浓度。

新的方法来衡量快速的分子运动生活样本

如何从个人的生物分子在活细胞，组织，或生物体移动？如何在生物分子相互作用？这些问题必须回答，以便更好地理解生命的过程在分子水平上。受激发射损耗荧光显微镜使追求生物分子的活样品中的动作和相互作用以高空间和时间分辨率。为了这个目的，该结构被研究使用荧光染料选择性标记。然后，随着时间的变化可以被录像。然而，图像序列是相当缓慢的，以使得快速分子运动不能被直接记录。一组围绕盖德乌尔里希Nienhaus从应用物理研究所（APH）和中心功能纳米结构（CFN）教授KIT研究人员现在提出了一种新的方法来衡量在自然通讯杂志如此迅速的分子运动的现场样品中。

量化分子动力学

新方法结合了两种类型的徕卡显微镜。使用共焦扫描显微镜，荧光图像被记录逐点以固定的时间间隔。因此，图像包含一个隐含的时间结构。这个信息可以用于与光栅图像相关光谱（RICS）的帮助下，以确定生物分子的动力学，如蛋白质，在活细胞或组织样品。但是，蛋白质含量往往过高与传统的显微镜适用RICS在一起。由于这个原因，该试剂盒的研究人员结合RICS方法STED显微镜（受激发射损耗显微镜）。当使用受激发射损耗，光点扫描所述荧光图像可以被显着减少。此方法已被成功地用于达到在细胞的成像的分辨率。甲STED显微镜是一种荧光显微镜，其分辨率不是由阿贝极限的限制。

通过组合光栅图象相关光谱与STED显微镜，KIT研究人员现在已经成功地在定量的基础上记录在光栅图像中的生物分子的结构动力学。“这意味着，受激发射损耗-RICS方法可用于从任何的荧光图像以导出在由光点扫描的区域的标记的分子的数量和可移动性的一个高度解决地图”，格尔德乌尔里希Nienhaus解释。

图1：STED-RICS显微镜扫描荧光细胞膜与光点，因此，图像被记录（礼貌由Hedde PN / KIT）。

展望

在STED-RICS方法开辟了生命科学的新的测量应用。一个主要的应用是研究细胞膜的动态。许多受体蛋白质嵌入在膜。通过与外部对接的配体分子的相互作用，外部信号被发送到单元。用STED-RICS的帮助下，研究人员现在可以决定两者脂质和受体的精确和定量的运动。理解这些过程是在医学和制药研究至关重要。许多药物物质是基于影响这些相互作用。“关于每秒医疗物质影响信号G蛋白偶联受体，一个重要的子类的传导，”Nienhaus教授解释说。

Nienhaus教授的工作小组由物理学家，化学家，生物学家和的。跨学科的合作是的开发新的显微仪器和生物物理学的基本研究方法时要面面俱到。当应用程序得到解决，其他研究人员KIT加盟球队贡献自己的分子过程的知识。在STED-RICS方法的情况下，球队与毒理学研究所和遗传学（ITG）和动物学研究所的细胞和发育生物学部的科学家一起工作。