科技:結合X射線和螢光顯微鏡揭示了看不見的分子細節

2021-01-10 日之趣樂

導語:來自哥廷根大學的一個研究小組在DESY的X射線源PETRA III上委託了一個世界上獨特的顯微鏡組合,以獲得對生物細胞的新見解。由Tim Salditt和SarahKster領導的團隊在Nature Communications雜誌上描述了X射線和光學螢光顯微鏡的結合。為了測試安裝在DESY測量站P10的設備的性能,科學家用他們的新方法研究了心肌細胞。

現代光學顯微鏡為生物細胞的內部過程提供了更加清晰的圖像重要的新見解,但是僅對發射螢光的生物分子的部分獲得了最高解析度。為此目的,必須首先將小螢光標記物附著到目標分子上,例如蛋白質或DNA。

根據諾貝爾獎得主介紹的開啟和關閉狀態之間的光學切換原理,所謂的STED(受激發射耗盡)顯微鏡中的螢光染料的受控切換然後能夠實現低至幾十億分之一米的最高解析度。

來自哥廷根的Stefan Hell。「但我們怎麼能得到所有細胞成分的清晰圖像,包括那些螢光標記不能附著的分子,」Salditt問道。「我們怎樣才能照亮所有未標記分子的'黑暗背景',其中嵌入了特異性標記的螢光生物分子?」

Salditt和Kster的團隊現在已經將STED和X射線顯微鏡結合起來,可以準確地同時繪製螢光和細胞中細胞成分總量的密度分布。「此外,X射線衍射實驗,也是晶體學中眾所周知的,也可以在細胞中精確控制的位置進行,」共同作者Michael Sprung解釋說,測量站P10的負責人,新設備已經安裝。

「有了這個新型的透視/ STED顯微鏡我們在可視化蛋白絲的網絡心臟肌肉細胞在STED模式第一個。該細胞 然後,他們還通過X射線全息術成像,以覆蓋整個細胞中質量密度的空間分布,包括其所有成分,「該文章的第一作者Marten Bernhardt解釋說。」

總結:通過使用互補對比,我們的目標是更完整理解細胞中收縮性和力生成的結構,「Salditt補充道。」未來,我們也希望將其用於觀察活細胞的動態過程,「合作研究中心發言人Kster解釋說,軟體的集體行為德國科學基金會(DFG)的生物學問題,提供實驗的研究框架。

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