Abbiamo appena dato uno sguardo senza precedenti ai dettagli della divisione cellulare: ScienceAlert

Sostituendo le particelle fluorescenti nell’attuale processo di imaging con quelle che diffondono la luce, i ricercatori hanno rivelato un livello completamente nuovo di dettagli abbaglianti all’interno delle nostre cellule viventi.

La modifica innovativa consentirà agli scienziati di osservare direttamente il comportamento molecolare per un periodo molto più lungo, aprendo una finestra su processi biologici fondamentali come la divisione cellulare.

“Una cellula vivente è un luogo affollato di proteine ​​qua e là”. Spiegare Guangjie Cui, ingegnere biomedico dell’Università del Michigan. “La nostra soluzione superiore è molto attraente per osservare queste attività dinamiche.”

Super Resolution è un processo per osservare strutture biologiche incredibilmente piccole. Utilizza una serie di scatti presi da gruppi di particelle fluorescenti che evidenziano aree specifiche del tessuto bersaglio, eliminando l’effetto opaco di un flusso di luce diffratta.

I ricercatori dietro il suo sviluppo hanno vinto a Premio Nobel nel 2014. Per quanto rivoluzionario fosse il processo, lo era anche la capacità delle particelle fluorescenti di essere assorbite e poi espulse La lunghezza d’onda della luce desiderata Si consuma in decine di secondi, il che esclude l’assegnazione di operazioni di durata maggiore.

Quindi Cui e i suoi colleghi hanno sviluppato un sistema per rilevare la dispersione della luce da nanotubi d’oro distribuiti in modo casuale, un processo che non viene interrotto dall’esposizione ripetuta alla luce. Sebbene i marcatori d’oro siano più grandi delle strutture target, l’imaging di sottoinsiemi multi-angolo delle barre e la combinazione delle immagini forniscono la stessa risoluzione altamente dettagliata.

Il sistema risultante consente 250 ore di osservazioni continue con una risoluzione di soli 100 atomi.

Cui e colleghi hanno quindi esaminato l’intero processo di divisione cellulare utilizzando la nuova nanoscopia PINE, rivelando un comportamento mai visto prima. particelle di actinafino al livello della singola molecola.

Actina, il componente principale della cellula citoscheletroFornisce supporto strutturale alle cellule e aiuta a facilitare il movimento all’interno della cellula. Quindi queste molecole sotto forma di filamenti ramificati svolgono un ruolo enorme nel dividere la cellula prima di separarla in due cellule figlie.

Ogni copia di queste cellule eredita le stesse parti interne, dalle proteine ​​al DNA, ma esattamente come ciò avvenga è stato a lungo un mistero a causa dei limiti della nostra tecnologia ottica.

Osservando 904 filamenti di actina durante il processo di divisione cellulare, Cui e il suo team sono stati in grado di vedere come le singole molecole si comportavano l’una con l’altra. Hanno scoperto che quando le molecole di actina erano meno legate tra loro, si espandevano alla ricerca di più legami. Quando ogni actina raggiunge i suoi vicini, si avvicina ad altre molecole di actina, provocando l’espansione della loro rete.

I ricercatori hanno visto come questi movimenti su piccola scala si traducessero su un display cellulare su larga scala. Inaspettatamente, quando l’actina espande la cellula in generale, in realtà si contrae, mentre quando l’actina si contrae si espande. Questo sembra paradossale, quindi i ricercatori sono desiderosi di esplorare come si verifica questo movimento opposto.

“Abbiamo in programma di utilizzare il nostro metodo per studiare come altri blocchi molecolari sono organizzati nei tessuti e negli organi”, ha affermato Somin Lee, ingegnere biomedico dell’Università del Michigan. libri per conversazione.

“La nostra tecnologia può aiutare i ricercatori a visualizzare, e quindi a comprendere meglio, come i difetti molecolari nei tessuti e negli organi progrediscono verso la malattia”.

Questa ricerca è stata pubblicata in Comunicazioni sulla natura.