Loading ...Как говорится в пословице, одна голова лучше, чем две, и иногда два инструмента, искусно объединенные, способны творить чудеса, которые ни один из них не смог бы совершить по отдельности.
Так обстоит дело с гибридным микроскопом , созданным в Морской биологической лаборатории (MBL), который впервые позволяет ученым одновременно получать изображение полной трехмерной ориентации и положения ансамбля молекул, таких как меченые белки внутри клеток. Исследование опубликовано на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences .
Микроскоп сочетает в себе технологию поляризованной флуоресценции , ценный инструмент для измерения ориентации молекул, с двухпроекционным световым листовым микроскопом ( diSPIM ), который превосходно подходит для получения изображений вдоль глубинной (осевой) оси образца.
Эта область может иметь мощные приложения. Например, белки меняют свою трехмерную ориентацию, как правило, в ответ на окружающую среду, что позволяет им взаимодействовать с другими молекулами для выполнения своих функций.
«С помощью этого инструмента можно регистрировать изменения ориентации трехмерных белков», — сказал первый автор Тэлон Чэндлер из CZ Biohub San Francisco, бывший аспирант Чикагского университета, который проводил это исследование частично в MBL. «Существует реальная биология, которая может быть скрыта от вас только из-за изменения положения одной молекулы», — сказал он.
Еще одним примером является визуализация молекул в веретене делящейся клетки — давняя задача MBL и других организаций.
«С помощью традиционной микроскопии, включая поляризованный свет, вы можете довольно хорошо изучить веретено, если оно находится в плоскости, перпендикулярной направлению наблюдения. Как только плоскость наклоняется, показания становятся неоднозначными», — сказал соавтор Рудольф Олденбург, старший научный сотрудник MBL. Этот новый инструмент позволяет «скорректировать» наклон и при этом зафиксировать трехмерную ориентацию и положение молекул веретена (микротрубочек).
Команда надеется сделать свою систему быстрее, чтобы они могли наблюдать, как положение и ориентация структур в живых образцах меняются с течением времени. Они также надеются, что разработка будущих флуоресцентных зондов позволит исследователям использовать их систему для визуализации большего разнообразия биологических структур.
Концепция этого микроскопа возникла в 2016 году в результате мозгового штурма новаторов в области микроскопии, которые встретились в MBL.
Хари Шрофф из HHMI Janelia, тогда работавший в Национальном институте здравоохранения (NIH) и являвшийся стипендиатом MBL Whitman, работал со своим специально разработанным микроскопом diSPIM в MBL, который он построил в сотрудничестве с Абишеком Кумаром, ныне работающим в MBL.
Микроскоп diSPIM имеет два пути визуализации, которые встречаются под прямым углом на образце, что позволяет исследователям освещать и визуализировать образец с обеих сторон. Этот двойной вид может компенсировать плохое разрешение по глубине любого отдельного вида и освещать с большим контролем над поляризацией, чем другие микроскопы.
В ходе беседы Шрофф и Олденбург пришли к выводу, что двухпроекционный микроскоп также может устранить ограничение поляризованной световой микроскопии , заключающееся в том, что образец сложно эффективно осветить поляризованным светом вдоль направления распространения света.
«Если бы у нас было два ортогональных вида, мы могли бы гораздо лучше ощущать поляризованную флуоресценцию вдоль этого направления», — сказал Шрофф. «Мы подумали, почему бы не использовать diSPIM для проведения некоторых измерений поляризованной флуоресценции?»
Шрофф сотрудничал в MBL с Патриком Ла Ривьером, профессором Чикагского университета, чья лаборатория разрабатывает алгоритмы для систем вычислительной визуализации. А у Ла Ривьера в его лаборатории появился новый аспирант, Тэлон Чэндлер, которого он привел в MBL. Задача объединения этих двух систем стала докторской диссертацией Чэндлера, и он провел следующий год в лаборатории Олденбурга в MBL, работая над ней.
Команда, в которую на раннем этапе входил Шалин Мехта, тогда работавший в MBL, оснастила diSPIM жидкими кристаллами, что позволило им изменять направление входной поляризации.
«И затем я долго работал над тем, как будет выглядеть реконструкция для этого? Что мы можем извлечь из этих данных, которые мы сейчас начинаем получать?» — сказал Чендлер. Соавтор Мин Го, тогда работавший в предыдущей лаборатории Шроффа в NIH, также неустанно работал над этим аспектом, пока они не достигли своей цели — полной трехмерной реконструкции молекулярной ориентации и положения.
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
192
