Başlık: Mikroskopiyi İlerleterek 3D Protein Yapısını Yakalamak
Yazılış tarzı: Deneyimli bir gazeteci tarafından yazılmış gibi
Öz: İki baş, bir başa göre daha iyidir derler ve bazen iki enstrüman, zekice birleştirildiğinde, her biri tek başına başaramayacağı şeyleri başarabilir.
Marine Biological Laboratory (MBL)’nde doğan, bilim insanlarının ilk defa bir hücre içinde etiketli proteinler gibi molekül topluluklarının tam 3D yönlendirme ve konumunu aynı anda görüntülemesine izin veren bir hibrit mikroskop, bu duruma güzel bir örnektir. Araştırma bu hafta Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri’nde yayınlandı.
Mikroskop, moleküllerin yönlendirilmesini ölçmek için değerli bir araç olan polarize floresans teknolojisini, derinlik ekseni boyunca bir örneği (aksial) görüntülemekte mükemmel olan çift görünümlü ışık yaprağı mikroskobu (diSPIM) ile birleştiriyor.
Bu mikroskop güçlü uygulamalara sahip olabilir. Örneğin, proteinler genellikle çevrelerine tepki olarak 3D yönlendirmelerini değiştirirler, bu da onların diğer moleküllerle etkileşime girerek fonksiyonlarını yerine getirmelerine olanak tanır.
“Bu enstrümanı kullanarak, 3D protein yönlendirme değişiklikleri kaydedilebilir” dedi, eski bir Chicago Üniversitesi lisans öğrencisi olan ve bu araştırmayı kısmen MBL’de gerçekleştiren ilk yazar Talon Chandler. “Sadece bir molekülün konum değişikliğinden gizli kalan gerçek biyoloji olabilir” dedi.
Hücrenin bir bölünme sırasında iplikçiklerindeki molekülleri görüntülemek – MBL ve diğer yerlerde uzun zamandır bir zorluk olmuştur – başka bir örnektir.
Geleneksel mikroskopi, polarize ışık da dahil olmak üzere, iplikçikleri görüntülemek için güzel bir şekilde çalışabilir eğer görüntüleme yönüne dik bir düzlemdeyse. Düzlem eğildiğinde okuma belirsiz hale gelir.”
Rudolf Oldenbourg, eş yazar, MBL’de kıdemli bilim insanı
Bu yeni enstrüman, eğimi düzeltmeye ve hala iplikçik moleküllerinin (mikrotübüller) 3D yönlendirme ve konumunu yakalamaya olanak tanır.
İlgili Hikayeler
• AstraZeneca’nın Kalp Yetmezliği ve ATTR-CM’deki Öncü Araştırmaları
• Uzun vadeli sağlık için kilodan daha fazla uygun olmak önemli, araştırmalar gösteriyor
• Yeni 3D biyobasılı mide kanseri modeli ilaç yanıtlarını tahmin ediyor.
Ekip, sistemi daha hızlı hale getirmeyi umuyor, böylece yapıların canlı örneklerde nasıl değiştiğini gözlemleyebilirler. Ayrıca gelecekteki floresan prob geliştirmelerinin araştırmacıların sistemi daha geniş bir biyolojik yapı yelpazesini görüntülemek için kullanmasını sağlayacağını umuyorlar.
Bir vizyon kesişimi
Bu mikroskopun konsepti, mikroskopi alanında yenilikçilerin 2016’da MBL’de buluşmalarıyla gelişti.
Daha önce Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) ve MBL Whitman Fellow olan Hari Shroff, MBL’de kendi özel tasarımı diSPIM mikroskobu ile çalışıyordu, bu mikroskobu MBL’de Abhishek Kumar ile birlikte inşa etmişti.
diSPIM mikroskobu, örnek üzerinde dik bir açıda buluşan iki görüntüleme yoluna sahiptir, araştırmacıların örneği hem perspektiften aydınlatıp hem de görüntülemelerini sağlar. Bu çift görünüm, herhangi bir tek görünümün kötü derinlik çözünürlüğünü telafi edebilir, ve diğer mikroskobalardan daha fazla kontrolle polarizasyonla aydınlatma yapabilir.
Konuşmalar sırasında Shroff ve Oldenbourg, çift görünümlü mikroskopun aynı zamanda polarize ışık mikroskopisinin bir sınırlamasını ele alabileceğini fark ettiler, ki bu zorluk örneğin, örneğin ışığın yayılma yönü boyunca örneği etkin bir şekilde polarize ışıkla aydınlatmanın zor olmasıdır.
“Eğer iki dik görünümümüz olsaydı, o zaman bu yönde polarize floresansı çok daha iyi algılayabilirdik” dedi Shroff. “Neden diSPIM’i bazı polarize floresans ölçümleri almak için kullanmayalım dedik?”
Shroff, MBL’de Patrick La Rivière ile işbirliği yapmıştı, La Rivière’nin laboratuvarı hesaplama görüntüleme sistemleri için algoritmalar geliştirir. Ve La Rivière’nin laboratuvarında yeni bir lisans öğrencisi vardı, Talon Chandler, ki onu MBL’ye getirdi. Bu iki sistemi birleştirmenin zorluğu, Chandler’ın doktora tezi haline geldi ve bir sonraki yılı MBL’deki Oldenbourg laboratuvarında geçirdi.
Erken aşamada Shalin Mehta da dahil olan ekip, diSPIM’e sıvı kristaller taktı, bu da onlara giriş polarizasyonunun yönünü değiştirmelerine olanak tanıdı.
“Ve sonra, bu için bir yeniden yapılandırma nasıl olurdu, bunun için edindiğimiz verilerden en çok neyi kurtarabiliriz?” diye düşündüm” dedi Chandler. Eş yazar Min Guo, o sırada NIH’deki Shroff’un önceki laboratuvarında bulunan, bu konuda da sürekli çalıştı, ta ki moleküler yönlendirme ve konumun tam 3D rekonstrüksiyonlarına ulaşana kadar.
“Bu konuda çalışırken MBL, Chicago Üniversitesi ve NIH arasında çok fazla etkileşim vardı” dedi Chandler.
Kaynak:Journal referansı:Chandler, T., et al. (2025). Volumetric imaging of the 3D orientation of cellular structures with a polarized fluorescence light-sheet microscope. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2406679122.
