RNA bola vizualizovaná v ultravysokom rozlíšení v živých bunkách

Метод основан на новом молекулярном маркере, называемом родамин-связывающим аптамером для методов

визуализации сверхвысокого разрешения (RhoBAST). Этот маркер флуоресценции на основе РНК используется в сочетании с красителем родамином. Благодаря своим отличительным свойствам маркер и краситель взаимодействуют очень специфическим образом, что заставляет отдельные молекулы РНК светиться. Затем их можно сделать видимыми с помощью микроскопии локализации одиночных молекул (SMLM) — метода визуализации сверхвысокого разрешения. Из-за отсутствия подходящих флуоресцентных маркеров прямое наблюдение РНК с помощью оптической флуоресцентной микроскопии до настоящего времени строго ограничено.

RhoBAST разработан исследователями из Института фармации и молекулярной биотехнологии (IPMB) Гейдельбергского университета и Института прикладной физики (APH) в KIT. Созданный ими маркер является генетически кодируемым, что означает, что он может быть слит с геном любой РНК, продуцируемой клеткой. RhoBAST сам по себе не является флуоресцентным, но освещает проницаемый для клеток родаминовый краситель, связываясь с ним очень специфическим образом.

«Это приводит к резкому увеличению флуоресценции, достигаемому комплексом RhoBAST, что является ключевым требованием для получения превосходных флуоресцентных изображений. Однако для визуализации РНК сверхвысокого разрешения маркеру нужны дополнительные свойства».

Мурат Зюнбюль из IPMB

Vedci zistili, že každá molekularhodamínové farbivo zostáva viazané na RhoBAST iba asi jednu sekundu, než sa znova oddelí. Po niekoľkých sekundách sa tento postup zopakuje s novou molekulou farbiva. Je pomerne zriedkavé nájsť silné interakcie, napríklad medzi RhoBAST a rhodamínom, v kombinácii s extrémne rýchlou metabolickou kinetikou. Pretože rhodamín sa rozsvieti až po väzbe na RhoBAST, konštantná sekvencia opätovne sa objavujúcich interakcií medzi markerom a farbivom vedie k nepretržitému „blikaniu“. Toto „zapnutie-vypnutie“ je presne to, čo potrebujete na vykreslenie.

Systém RhoBAST zároveň rieši ďalšídôležitý problém. Fluorescenčné obrázky sa zbierajú vystavením laserovému svetlu, ktoré v priebehu času rozkladá molekuly farbiva. Rýchla výmena farbiva zaisťuje, že sú fotobielené farbivá nahradené čerstvými. To znamená, že jednotlivé molekuly RNA je možné pozorovať dlhší čas, čo môže výrazne zlepšiť rozlíšenie obrazu.

Vedci z Heidelbergu a Karlsruhe to dokázalidemonštrujú vynikajúce vlastnosti RhoBAST vizualizáciou štruktúr RNA v črevných baktériách (Escherichia coli) a kultivovaných ľudských bunkách s vynikajúcou presnosťou lokalizácie. Vedcom sa podarilo odhaliť detaily predtým neviditeľných subcelulárnych štruktúr a molekulárnych interakcií zahŕňajúcich RNA pomocou fluorescenčnej mikroskopie s ultra vysokým rozlíšením. To poskytne zásadne nové chápanie biologických procesov.

Pozri tiež:

Fyzici vytvorili analóg čiernej diery a potvrdili Hawkingovu teóriu. Kadiaľ vedie?

Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť

Vedci objavili rýchlostný limit v kvantovom svete