Ny teknik sporer individuel proteinbevægelse på levende celler

Det guldstykke, som Richard Taylor var begejstret for at spore, vejede mindre end en enkelt bakterie. Taylor, en postdoktor ved Max Planck Institute, arbejdede på at følge individuelle nanoguldmærkede molekyler, der bevæger sig bare nanometer, milliarder af en meter. Den resulterende mikroskopi teknik, udviklet under professor Vahid Sandoghdar og kolleger, kan følge proteiner ved mikrosekundhastigheder i lange perioder og vil blive præsenteret i dag på det 64. årlige møde i Biophysical Society i San Diego, Californien.

Det mikroskop, du måske har brugt i gymnasiets biologi, er kendt som et lysfeltmikroskop - det er den enkleste mikroskopiteknik. Lys transmitteres gennem prøven og forstørrelseslinsen, og du ser variationerne i densitet i prøven. Men, hvis du arbejder på at øge følsomheden og se noget mindre, Brightfield reflekterer og spreder lys, så nogle mikroskopiteknikker tilføjer filtre for at fjerne lysspredningen. I stedet, Taylor og kolleger besluttede at drage fordel af det spredte lys. Lyset bølger, reflekteret fra lysfeltet og spredt af guldpartikler, der bruges til at mærke proteiner, blande sig med hinanden, og forskergruppen udviklede beregningsteknikker til at adskille det ønskede signal fra resten. Metoden har fået navnet interferometric scattering (iSCAT) mikroskopi.

"Det er meget følsomt, du kan lokalisere proteiner meget rent og præcist i tre dimensioner, "Forklarede Taylor. Sammenlignet med nye mikroskopiteknikker, der skaber fantastiske billeder af celler, Taylor siger, "vores er ikke helt så eksotisk, det er virkelig et simpelt koncept, skønheden er dens enkelhed. "Og i modsætning til fluorescensmikroskopi, hvis signal forringes over tid, guldpartikler kan følges på ubestemt tid.

Til den første test af teknikken, Taylor og kolleger kiggede på guldmærkede proteiner i opløsning. For derefter at prøve det i levende celler, de valgte et velstuderet protein kaldet epidermal vækstfaktorreceptor (EGFR), så de kunne bekræfte, at deres målinger var i overensstemmelse med alt det, der allerede var kendt om proteinet. Taylor siger, da han og hans kolleger, som alle var fysikere, begyndte at se på levende celler, "vi var ikke klar til de fantastiske ting, vi skulle se."

EGFR -dynamikken i celler forbløffede dem og deres biologiske samarbejdspartnere - de så på, hvordan proteinet diffunderede hen over membranen, fundet vej til tilspidsende membranfremspring, og sank i gruber for at blive internaliseret af cellen. Taylor sagde, at det mindede ham om en "nano-rover", der kortlagde celleoverfladen som et NASA-køretøj på Mars. De bevægelser, computeren sporede over lange perioder, lignede lidt rasende kladder i to dimensioner, men i tre dimensioner lignede de landtopografi.

EGFR er det eneste protein, de har sporet hidtil, men i teorien, de kunne spore ethvert celleoverfladeprotein, og kan også være i stand til at spore proteiner i cellerne. "Cellen spreder signalet, men det afhænger af cellens art, og hvor i cellen du leder, "Sagde Taylor. De kan også kombinere iSCAT med levende cellefluorescensmikroskopi, som gør det muligt for dem at følge enkelte proteiner, samtidig med at de visualiserer celledele, der kan påvirke proteinernes måde at bevæge sig på, som cellens stilladser.

Taylor er begejstret for at få teknikken anvendt på andre proteiner, "vi opfordrer forskere til at bruge denne mikroskopi - vælg det protein, du vil følge, og vi viser dig hvordan. "Han fortæller dig præcis, hvor du kan finde dit eget lille guld.