Ao substituir as partículas fluorescentes no atual processo de imagem por outras que espalham a luz, os pesquisadores revelaram um nível totalmente novo de detalhes deslumbrantes dentro de nossas células vivas.
A modificação inovadora permitirá aos cientistas observar diretamente o comportamento molecular por um período muito mais longo, abrindo uma janela para processos biológicos essenciais, como a divisão celular.
“Uma célula viva é um lugar cheio de proteínas aqui e ali.” Explicar Engenheiro biomédico da Universidade de Michigan, Guangjie Cui. “Nossa solução superior é muito atraente para observar essas atividades dinâmicas.”
Super Resolução é um processo para observar estruturas biológicas incrivelmente pequenas. Ele usa uma série de fotos tiradas de grupos de partículas fluorescentes que destacam áreas específicas do tecido-alvo, eliminando o efeito opaco de uma inundação de luz difratada.
Os pesquisadores por trás de seu desenvolvimento ganharam um Prêmio Nobel em 2014. Por mais revolucionário que fosse o processo, também era a capacidade das partículas fluorescentes de serem absorvidas e depois cuspidas. O comprimento de onda de luz necessário Ele se desgasta em dezenas de segundos, o que exclui a atribuição de operações de maior duração.
Então, Cui e seus colegas desenvolveram um sistema para detectar a dispersão da luz de nanobastões de ouro distribuídos aleatoriamente, um processo que não é interrompido com a exposição repetida à luz. Embora os marcadores de ouro sejam maiores do que as estruturas-alvo, a geração de imagens de subconjuntos de vários ângulos das barras e a combinação das imagens fornecem a mesma resolução altamente detalhada.
O sistema resultante permite 250 horas de observações contínuas com uma resolução de apenas 100 átomos.
Cui e seus colegas examinaram todo o processo de divisão celular usando a nova nanoscopia PINE, revelando um comportamento nunca visto antes. partículas de actinaaté o nível da molécula individual.
Actina, o principal componente da célula citoesqueletoFornece suporte estrutural para as células e ajuda a facilitar o movimento dentro da célula. Portanto, essas moléculas na forma de filamentos ramificados desempenham um papel enorme na divisão da célula antes de separá-la em duas células-filhas.
Cada cópia dessas células herda o mesmo interior, das proteínas ao DNA, mas exatamente como isso acontece tem sido um mistério devido às limitações de nossa tecnologia óptica.
Ao observar 904 filamentos de actina durante o processo de divisão celular, Cui e sua equipe conseguiram ver como as moléculas individuais se comportavam umas com as outras. Eles descobriram que quando as moléculas de actina estavam menos unidas, elas se expandiam em busca de mais ligações. À medida que cada actina alcança suas vizinhas, ela se aproxima de outras moléculas de actina, fazendo com que sua rede se expanda.
Os pesquisadores viram como esses movimentos de pequena escala se traduziam em uma tela de celular de grande escala. Inesperadamente, quando a actina expande a célula em geral, ela realmente se contrai, enquanto que quando a actina se contrai, ela se expande. Isso parece paradoxal, então os pesquisadores estão ansiosos para explorar como esse movimento oposto ocorre.
“Planejamos usar nosso método para estudar como outros blocos de construção moleculares são organizados em tecidos e órgãos”, disse Somin Lee, engenheiro biomédico da Universidade de Michigan. livros para conversa.
“Nossa tecnologia pode ajudar os pesquisadores a visualizar e, portanto, entender melhor como os defeitos moleculares nos tecidos e órgãos evoluem para a doença”.
Esta pesquisa foi publicada em Natureza Comunicações.
