RNA byla vizualizována v ultravysokém rozlišení v živých buňkách

Metoda je založena na novém molekulárním markeru zvaném aptamer vázající rhodamin pro metody

zobrazování ve vysokém rozlišení (RhoBAST).Tento fluorescenční marker na bázi RNA se používá v kombinaci s barvivem rhodamin. Marker a barvivo díky svým výrazným vlastnostem interagují velmi specifickým způsobem, což způsobuje, že jednotlivé molekuly RNA září. Poté je lze zviditelnit pomocí jednomolekulové lokalizační mikroskopie (SMLM), což je zobrazovací technika s vysokým rozlišením. Vzhledem k nedostatku vhodných fluorescenčních markerů bylo přímé pozorování RNA pomocí optické fluorescenční mikroskopie dosud značně omezeno.

RhoBAST byl vyvinut výzkumníky z Institutufarmacie a molekulární biotechnologie (IPMB) na univerzitě v Heidelbergu a Institutu aplikované fyziky (APH) na KIT. Marker, který vytvořili, je geneticky zakódován, což znamená, že může být fúzován s genem jakékoli RNA produkované buňkou. RhoBAST sám o sobě není fluorescenční, ale osvětluje buněčně propustné rhodaminové barvivo a váže se na něj velmi specifickým způsobem.

„To vede k prudkému nárůstufluorescence dosažená komplexem RhoBAST, což je klíčový požadavek pro získání vynikajících fluorescenčních obrazů. Pro zobrazování RNA s vysokým rozlišením však marker potřebuje další vlastnosti.

Murat Zunbül z IPMB

Vědci zjistili, že každá molekularhodaminové barvivo zůstává vázáno na RhoBAST pouze asi jednu sekundu, než se znovu oddělí. Po několika sekundách se tento postup opakuje s novou molekulou barviva. Je poměrně vzácné najít silné interakce, například mezi RhoBAST a rhodaminem v kombinaci s extrémně rychlou metabolickou kinetikou. Vzhledem k tomu, že rhodamin se rozsvítí až po navázání na RhoBAST, vede neustálá sekvence znovu se objevujících interakcí mezi markerem a barvivem k nepřetržitému „blikání“. Toto „zapnuto-vypnuto“ je přesně to, co pro vykreslení potřebujete.

Systém RhoBAST zároveň řeší dalšídůležitý problém. Fluorescenční obrazy jsou shromažďovány vystavením laserovému světlu, které v průběhu času rozkládá molekuly barviva. Rychlá změna barviva zajišťuje, že jsou fotobělená barviva nahrazena čerstvými. To znamená, že jednotlivé molekuly RNA lze pozorovat po delší dobu, což může významně zlepšit rozlišení obrazu.

Vědci z Heidelbergu a Karlsruhe byli schopnidemonstrovat vynikající vlastnosti RhoBAST vizualizací struktur RNA uvnitř střevních bakterií (Escherichia coli) a kultivovaných lidských buněk s vynikající přesností lokalizace. Vědci byli schopni odhalit podrobnosti dříve neviditelných subcelulárních struktur a molekulárních interakcí zahrnujících RNA pomocí fluorescenční mikroskopie s vysokým rozlišením. To poskytne zásadně nové chápání biologických procesů.

Viz také:

Fyzici vytvořili analogii černé díry a potvrdili Hawkingovu teorii. Kam to vede?

Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí

Vědci objevili rychlostní limit v kvantovém světě