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Inicio > Prensa > Una alternativa a MINFLUX que permite una resolución a nivel nanométrico en un microscopio confocal
una. Esquema del origami de ADN utilizado para colocar seis fluoróforos en una matriz rectangular. b. Imagen de una sola molécula obtenida con RASTMIN. C. Imagen limitada por difracción del origami de ADN. es decir. Imagen de súper resolución de origami de ADN usando RASTMIN. CRÉDITO por Luciano A. Masullo, Alan M. Szalai, Luca F. Lopez, Mauricio Pilo-Pais, Guillermo P. Acuna y Fernando D. Stefani |
Resumen:
La microscopía de fluorescencia es un caballo de batalla importante en las ciencias de la vida, la biofísica y la química física porque permite la visualización con gran especificidad y sensibilidad. En particular, la detección de moléculas fluorescentes individuales se ha utilizado para proporcionar información más allá de los promedios de conjuntos con aplicaciones en diversas áreas de investigación. Por ejemplo, durante los últimos 15 años, se han utilizado métodos de superresolución basados en la localización de emisores individuales para sondear sistemas biológicos con una resolución espacial sin precedentes en el rango de 10 a 50 nm, lo que permite incluso el descubrimiento de estructuras celulares supramoleculares. Por otro lado, el seguimiento de una sola molécula ha hecho posible estudiar trayectorias individuales de objetivos relevantes que de otro modo estarían ocultos en el comportamiento promedio de un conjunto de moléculas no sincronizadas.
Una alternativa a MINFLUX que permite una resolución de nivel nanométrico en un microscopio confocal
Changchún, China | Publicado el 26 de agosto de 2022
Más comúnmente, la posición de una sola molécula fluorescente se obtiene de un ajuste a su imagen capturada en una cámara científica. Sin embargo, este tipo de enfoques difícilmente pueden superar la barrera de resolución de 10 nm debido a la fotoestabilidad de los colorantes fluorescentes. De esta forma, no se puede interrogar la vecindad inmediata de un objetivo (normalmente de 1 a 5 nm de tamaño). Alternativamente, otros enfoques infieren la posición molecular a partir de la señal registrada tras la excitación con una secuencia de patrones de luz desplazados espacialmente. Se ha demostrado que estos métodos son más eficientes en la obtención de coordenadas moleculares, especialmente cuando se usa una intensidad de luz mínima. En particular, se ha demostrado que la denominada técnica MINFLUX logra una precisión de localización de 1-2 nm con un número moderado de fotones. Sin embargo, la alta complejidad técnica de MINFLUX y otras técnicas relacionadas ha dificultado su aplicación generalizada.
En un nuevo artículo publicado en Light: Science & Applications, un equipo de científicos dirigido por el profesor Fernando Stefani del Centro de Investigaciones en Bionanociencias (CIBION), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET, Argentina) en Colaboración con el grupo de El Prof. Guillermo Acuna de la Universidad de Friburgo (Suiza) ha desarrollado RASTMIN, un método que proporciona una resolución equivalente a MINFLUX pero que puede implementarse en microscopios confocales estándar. En RASTMIN solo se deben implementar dos modificaciones importantes en un microscopio confocal. Por un lado, se debe crear un foco en forma de dona. Por otro lado, la muestra debe estabilizarse activamente en relación con el sistema óptico. Aparte de estas dos condiciones, que también se requieren en MINFLUX, no se requieren modificaciones adicionales. Por ejemplo, RASTMIN utiliza rutinas de escaneo y adquisición de datos disponibles en cualquier microscopio confocal estándar y, por lo tanto, el software de control ya instalado en cualquier configuración confocal puede seguir utilizándose para realizar RASTMIN.
En el artículo, los autores demuestran el poder de RASTMIN mediante la obtención de imágenes superresueltas de fluoróforos en nanoestructuras de ADN adaptadas (un origami de ADN) que logran una precisión de localización de 1 a 2 nm. También combinan RASTMIN con imágenes de fluorescencia de por vida.
Los autores anticipan que RASTMIN allanará el camino a nuevos descubrimientos en ciencias de la vida:
La estructura y función de la materia biológica está formada por el ensamblaje y la interacción de biomoléculas a nanoescala. En algunos casos, cambiar la disposición espacial de ciertas proteínas a escala nanométrica, o incluso cambiar el estado conformacional de una sola proteína, puede conducir a una respuesta biológica de una célula completa. Hasta ahora, las imágenes de fluorescencia con resolución nanométrica se han limitado a un número reducido de grupos de expertos. Dado que RASTMIN se puede implementar fácilmente en los microscopios de barrido láser existentes, anticipamos que ahora muchos más grupos obtendrán acceso a este nuevo régimen de resolución espacial, aumentando la cantidad de preguntas biológicas abordadas y descubrimientos. dijo el profesor Stefani.
Por supuesto, explotar completamente el poder de resolución de RASTMIN traerá nuevos desafíos. Por ejemplo, requerirá la implementación de estrategias de etiquetado que no aumenten artificialmente el tamaño de las moléculas objetivo. Este es un problema común para las técnicas de resolución a escala molecular, y muchos laboratorios de todo el mundo se esfuerzan actualmente por desarrollar estrategias de etiquetado que minimicen este problema. Esperamos que el lanzamiento de RASTMIN sea un gran avance, ya que llevará la nanoscopía a escala nm a una comunidad mucho más amplia y alentará a los científicos de diferentes campos a desarrollar herramientas para mejorar y simplificar aún más este tipo de técnicas.
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Yaobiao Li
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