Группа ученых, включая исследователей из Национального источника синхротронного излучения на II (NSLS-II) и … в США Министерство энергетики (Doe) Управление по науке пользователей помещений в ДОУ Брукхейвенской национальной лаборатории — продемонстрировали новую технику для визуализации белков в 3-D с наноразмерным разрешением. Их работа, опубликованная в Журнале Американского химического общества, позволяет исследователям определить точное местоположение белков в отдельных клетках, достигая разрешения клеточной мембраны и мельчайшие субклеточные органеллы.
«В структурной биологии мира, ученые используют такие методы, как рентгеновская кристаллография и крио-электронной микроскопии, чтобы узнать о точной структуре белков и определить их функции, но мы не узнаем, где они функционируют в клетке», — сказал автор и NSLS-II в ученый Лиза Миллер. «Если вы изучаете конкретную болезнь, вы должны знать, если белок функционирует в неправильном месте или не на всех.»
Новая методика, разработанная Миллером и ее коллеги по стилю очень похож на традиционные методы флуоресцентной микроскопии в биологии, в которой молекулы зеленого флюоресцентного белка (GFP) может быть присоединен к другим протеинам для того чтобы раскрыть их местоположение. Когда GFP является воздействием УФ-или видимым светом, он флуоресцирует ярко-зеленым цветом, освещая иным «невидимым» белка в клетке.
«Использование GFP мы можем видеть как белка в субклеточных структур, что несколько сотен нанометров в размере, как ядра или цитоплазма», — сказал Миллер, «но структуры, как клеточные мембраны, который находится всего в семи до 10 нанометров, трудно увидеть при дневном свете теги как белка GFP. Чтобы увидеть структуры размером 10 нм в ячейке, вы существенно выигрывают от использования рентгеновских лучей.»
Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи в NSLS-II, который объединился с учеными из Массачусетского технологического института (MIT) и Бостонского университета (БУ), который разработал рентген-чувствительная тег под названием лантаноидов-обязательный тег (ЛБТ). Лбц очень маленькие белки, которые могут намертво привязать к элементам в ряду лантаноидов, такие как эрбия и европия.
«В отличие от ГП, который флуоресцирует при облучении УФ или видимым светом, лантаноидов флуоресцируют в присутствии рентгеновских лучей», — сказал ведущий автор Тиффани Виктор, научный сотрудник NSLS-II степени. «И поскольку лантаноидов не встречаются в природе в клетке, когда мы видим их с рентгеновским микроскопом, мы знаем расположение наших близких.»
Исследователи в NSLS-II, в МТИ и БУ работали вместе, чтобы объединить технологии ЛБТ с помощью рентгеновской флуоресценции.
«Хотя ББТ широко использовались в течение последнего десятилетия, они никогда не использовались для рентгеновских исследований флуоресценции», — сказал Миллер.
За получением более высокого разрешения, рентгеновской флуоресценции одновременно обеспечивает химическое изображения на всех микроэлементов в клетки, такие как кальций, калий, железо, медь и цинк. В других исследованиях, команда Миллера изучается микроэлементы, как медь, связанные с гибель нейронов в заболеваний, как болезнь Альцгеймера. Визуализировать расположение этих элементов по отношению к специфическим протеинам станет ключом к новым результатам.
В дополнение к их совместимости с X-лучами, Лбц также являются полезными для их относительно небольшой размер, по сравнению с видимым светом тегам.
«Представьте, что у вас хвост привязан к вам, что был размером с ваше тело, или больше», — сказал Миллер. «Там будет много нормальной деятельности, что ты больше не сможешь сделать. Но если вы только ходить с крохотным свиным хвостиком, еще можно было бегать, прыгать, и проходить через дверные проемы. GFP является как большой хвост, она может стать настоящим препятствием для функционирования многих белков. Но эти маленькие лантанид-привязка тегам почти незаметны».
Чтобы продемонстрировать использование ББТ для визуализации белков в 3-D с разрешением на наноуровне, ученые из МТИ и БУ отмеченных двух белков в бактериальной клетке — один цитоплазмы и одного мембранного белка. Затем, команда Миллер изучал образец на жесткого рентгеновского нанозондов (hxn по) частей в NSLS-II и Bionanoprobe частей на предварительный источник фотона (АПС) — управление ДОУ научно пользователя объекта в Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США.
«Hxn по всему миру-ведущим рентгеновского размер фокуса, который снижается до 12 нанометров. Это крайне важно для визуализации бактериальной клетки в 3-D с разрешением на наноуровне», — сказал Юн Чу, ведущий ученый частей в hxn по. «Мы также разработали новый способ крепления батарей на специальном держателе образца в целях оптимизации эффективности измерений».
Купить муфта непревзойденное разрешение hxn по возможности ББТ, команда смогла изображения обоих меченых белков. Визуализация клеточной мембране протеина доказали ББТ можно увидеть в высоком разрешении, а визуализации цитоплазмы показало, Лбц также могут быть визуализированы в клетке.
«При высоких концентрациях лантаноидов являются токсичными для клеток», — сказал Виктор, «поэтому для нас было важно показать, что мы можем обработать клетки с очень низкой концентрацией лантаноидов, который был нетоксичен и достаточно существенным, чтобы сделать это в прошлом клеточной мембраны и изображения белки, которые мы хотели увидеть.»
Теперь, с этой новой технике успешно продемонстрировал, ученые надеются, чтобы иметь возможность использовать ББТ для изображения других белков внутри клетки с разрешением 10 нанометров.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!