Az RNS-t ultra nagy felbontásban vizualizálták élő sejtekben

A módszer egy új molekuláris markeren, a rodaminkötő aptameren alapul

szuperfelbontású képalkotás (RhoBAST).Ezt az RNS-alapú fluoreszcens markert a rodamin festékkel kombinálva használják. Megkülönböztető tulajdonságaik miatt a marker és a festék nagyon specifikus módon kölcsönhatásba lépnek egymással, ami az egyes RNS-molekulák fényét okozza. Ezután láthatóvá tehetők az egymolekulás lokalizációs mikroszkóppal (SMLM), amely egy szuperfelbontású képalkotó technika. A megfelelő fluoreszcens markerek hiánya miatt az RNS közvetlen megfigyelése optikai fluoreszcens mikroszkóppal a mai napig erősen korlátozott.

A RhoBAST-ot az Intézet kutatói fejlesztették kiGyógyszerészet és Molekuláris Biotechnológia (IPMB) a Heidelbergi Egyetemen és a KIT Alkalmazott Fizikai Intézete (APH). Az általuk létrehozott marker genetikailag kódolt, vagyis bármely, a sejt által termelt RNS génjéhez fuzionálható. Maga a RhoBAST nem fluoreszkáló, hanem megvilágítja a sejtáteresztő rodamin festéket, és nagyon specifikus módon kötődik hozzá.

„Ez erőteljes növekedéshez vezeta RhoBAST komplex által elért fluoreszcencia, ami kulcsfontosságú követelmény a kiváló fluoreszcencia képek készítéséhez. A szuperfelbontású RNS képalkotáshoz azonban a markernek további tulajdonságokra van szüksége."

Murat Zunbül az IPMB-től

A kutatók azt találták, hogy minden molekulaa rodamin festék csak körülbelül egy másodpercig kötődik a RhoBAST-hoz, mielőtt újra leválna. Néhány másodperc múlva ezt az eljárást megismételjük egy új festékmolekulával. Elég ritka az erős kölcsönhatás, például a RhoBAST és a rodamin között, rendkívül gyors metabolikus kinetikával kombinálva. Mivel a rodamin csak a RhoBAST-hoz való kötődést követően gyullad ki, a marker és a festék között újra kialakuló kölcsönhatások állandó szekvenciája folyamatos „villogást” eredményez. Ez az on-off pont az, amire szüksége van a megjelenítéshez.

Ugyanakkor a RhoBAST rendszer megold egy másikatfontos probléma. A fluoreszkáló képeket lézerfény hatására gyűjtik össze, amely idővel lebontja a festékmolekulákat. A gyors festékcsere biztosítja, hogy a fotofehérített festékeket frissekre cseréljék. Ez azt jelenti, hogy az egyes RNS-molekulák hosszabb ideig megfigyelhetők, ami jelentősen javíthatja a képfelbontást.

Heidelberg és Karlsruhe kutatói képesek voltak rádemonstrálja a RhoBAST kiváló tulajdonságait azáltal, hogy a bélbaktériumok (Escherichia coli) és a tenyésztett emberi sejtek RNS-struktúráit kiemelkedő lokalizációs pontossággal jeleníti meg. A tudósok ultranagy nagy felbontású fluoreszcens mikroszkóppal fedezhették fel az RNS-t érintő, korábban láthatatlan szubcelluláris struktúrák és molekuláris kölcsönhatások részleteit. Ez alapvetően új megértést nyújt a biológiai folyamatokról.

Lásd még:

A fizikusok létrehozták a fekete lyuk analógját, és megerősítették Hawking elméletét. Hova vezet?

Abortusz és tudomány: mi lesz a gyerekekkel, akik szülni fognak

A tudósok felfedezték a sebességkorlátozást a kvantumvilágban