RNA został zwizualizowany w bardzo wysokiej rozdzielczości w żywych komórkach

Metoda opiera się na nowym markerze molekularnym zwanym aptamerem wiążącym rodaminę

obrazowanie w superrozdzielczości (RhoBAST).Ten marker fluorescencyjny na bazie RNA stosuje się w połączeniu z barwnikiem rodaminą. Marker i barwnik ze względu na swoje charakterystyczne właściwości oddziałują na siebie w bardzo specyficzny sposób, co powoduje świecenie poszczególnych cząsteczek RNA. Można je następnie uwidocznić za pomocą mikroskopii lokalizacyjnej pojedynczych cząsteczek (SMLM), techniki obrazowania o super rozdzielczości. Ze względu na brak odpowiednich markerów fluorescencyjnych bezpośrednia obserwacja RNA za pomocą optycznej mikroskopii fluorescencyjnej była dotychczas poważnie ograniczona.

RhoBAST został opracowany przez naukowców z Instytutufarmacji i biotechnologii molekularnej (IPMB) na Uniwersytecie w Heidelbergu oraz w Instytucie Fizyki Stosowanej (APH) w KIT. Stworzony przez nich marker jest kodowany genetycznie, co oznacza, że ​​można go połączyć z genem dowolnego RNA wytwarzanego przez komórkę. Sam RhoBAST nie jest fluorescencyjny, lecz oświetla przepuszczalny dla komórek barwnik rodaminowy, wiążąc się z nim w bardzo specyficzny sposób.

„To prowadzi do gwałtownego wzrostufluorescencję osiąganą przez kompleks RhoBAST, co jest kluczowym warunkiem uzyskania doskonałych obrazów fluorescencyjnych. Jednak do obrazowania RNA w super rozdzielczości marker potrzebuje dodatkowych właściwości”.

Murat Zunbül z IPMB

Naukowcy odkryli, że każda cząsteczkabarwnik rodaminy pozostaje związany z RhoBAST tylko przez około jedną sekundę przed ponownym odłączeniem. Po kilku sekundach tę procedurę powtarza się z nową cząsteczką barwnika. Dość rzadko spotyka się silne interakcje, na przykład między RhoBAST a rodaminą, w połączeniu z niezwykle szybką kinetyką metaboliczną. Ponieważ rodamina zapala się dopiero po związaniu się z RhoBAST, stała sekwencja powracających interakcji między markerem a barwnikiem prowadzi do ciągłego „mrugania”. To on-off jest dokładnie tym, czego potrzebujesz do renderowania.

W tym samym czasie system RhoBAST rozwiązuje inne problemyważny problem. Obrazy fluorescencyjne są zbierane poprzez ekspozycję na światło lasera, które z czasem rozkłada cząsteczki barwnika. Szybka zmiana barwnika zapewnia, że ​​fotowybielone barwniki są zastępowane świeżymi. Oznacza to, że poszczególne cząsteczki RNA można obserwować przez dłuższy czas, co może znacznie poprawić rozdzielczość obrazu.

Naukowcom z Heidelbergu i Karlsruhe udało sięzademonstrować doskonałe właściwości RhoBAST poprzez wizualizację struktur RNA w bakteriach jelitowych (Escherichia coli) i hodowanych komórkach ludzkich z doskonałą dokładnością lokalizacji. Naukowcom udało się odkryć szczegóły wcześniej niewidocznych struktur subkomórkowych i interakcji molekularnych obejmujących RNA przy użyciu mikroskopii fluorescencyjnej o ultrawysokiej rozdzielczości. Zapewni to całkowicie nowe zrozumienie procesów biologicznych.

Zobacz także:

Fizycy stworzyli analogię czarnej dziury i potwierdzili teorię Hawkinga. Dokąd to prowadzi?

Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić

Naukowcy odkryli ograniczenie prędkości w świecie kwantowym