RNA blev visualiseret ved ultrahøj opløsning i levende celler

Metoden er baseret på en ny molekylær markør kaldet en rhodamin-bindende aptamer til metoder

super-opløsning billeddannelse (RhoBAST).Denne RNA-baserede fluorescensmarkør bruges i kombination med farvestoffet rhodamin. På grund af deres karakteristiske egenskaber interagerer markøren og farvestoffet på en meget specifik måde, hvilket får individuelle RNA-molekyler til at gløde. De kan derefter gøres synlige ved hjælp af enkelt-molekyle lokaliseringsmikroskopi (SMLM), en super-opløsning billeddannelsesteknik. På grund af manglen på egnede fluorescerende markører har direkte observation af RNA ved hjælp af optisk fluorescensmikroskopi været stærkt begrænset til dato.

RhoBAST er udviklet af forskere fra instituttetof Pharmacy and Molecular Biotechnology (IPMB) ved Universitetet i Heidelberg og Institute of Applied Physics (APH) ved KIT. Markøren, de skabte, er genetisk kodet, hvilket betyder, at den kan fusioneres til genet af ethvert RNA, der produceres af cellen. RhoBAST i sig selv er ikke fluorescerende, men oplyser det cellegennemtrængelige rhodaminfarvestof og binder til det på en meget specifik måde.

"Dette fører til en kraftig stigningfluorescens opnået af RhoBAST-komplekset, som er et nøglekrav for at opnå fremragende fluorescensbilleder. Men til super-opløsning RNA-billeddannelse har markøren brug for yderligere egenskaber."

Murat Zunbül fra IPMB

Forskerne fandt ud af, at hvert molekylerhodaminfarvestoffet forbliver bundet til RhoBAST i kun ca. et sekund, inden det løsnes igen. Efter et par sekunder gentages denne procedure med et nyt farvestofmolekyle. Det er ret sjældent at finde stærke interaktioner, for eksempel mellem RhoBAST og rhodamin, kombineret med ekstremt hurtig metabolisk kinetik. Da rhodamin kun lyser op efter binding til RhoBAST, fører den konstante sekvens af genopståede interaktioner mellem markøren og farvestoffet til kontinuerlig "blink". Denne on-off er præcis, hvad du har brug for til gengivelse.

Samtidig løser RhoBAST-systemet en andenet vigtigt problem. Fluorescerende billeder indsamles ved udsættelse for laserlys, som over tid nedbryder farvestofmolekylerne. Hurtig farvestofskift sikrer, at fotoblegede farvestoffer udskiftes med friske. Dette betyder, at individuelle RNA-molekyler kan observeres i længere perioder, hvilket kan forbedre billedopløsningen betydeligt.

Det kunne forskere fra Heidelberg og Karlsruhedemonstrere RhoBASTs overlegne egenskaber ved at visualisere RNA-strukturer i tarmbakterier (Escherichia coli) og dyrkede humane celler med overlegen lokaliseringsnøjagtighed. Forskere var i stand til at afdække detaljer om tidligere usynlige subcellulære strukturer og molekylære interaktioner, der involverede RNA ved hjælp af fluorescensmikroskopi med ultrahøj opløsning. Dette vil give en grundlæggende ny forståelse af biologiske processer.

Se også:

Fysikere har skabt en analog til et sort hul og bekræftet Hawkings teori. Hvor det fører hen?

Abort og videnskab: hvad vil der ske med de børn, der føder

Forskere har opdaget hastighedsgrænsen i kvanteverdenen