Wegverkeer in cellen controleren met nano-GPS

Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology heeft aangekondigd dat een onderzoeksteam onder leiding van professor Seo Dae-ha van de afdeling Natuurkunde en Scheikunde een donkerveld-superresolutiemicroscoop met uitstekende ruimtelijke en temporele resolutie heeft ontwikkeld en het dynamische gedrag van endosomen tijdens intracellulair transport heeft waargenomen. ermee. Lange observatie van levende cellen met behulp van de microscoop zal naar verwachting moeilijke biologische problemen oplossen die voorheen niet konden worden opgelost.

Endosomen zijn vloeistofzakken omgeven door biologische membranen die door endocytose in het cytoplasma worden gevormd. Ze worden op de juiste tijd en naar een geschikte plaats getransporteerd door motoreiwitten die zich langs intracellulaire wegennetwerken (microtubuli) verplaatsen. In dit proces kan de analyse van endosoombeweging en driedimensionale rotatie een belangrijke sleutel zijn tot het begrijpen van de moleculaire biologie van intracellulair transport.

Het onderzoeksteam van professor Seo Dae-ha van het departement Natuur- en Scheikunde heeft een superresolutiemicroscoop ontwikkeld die twee nanosondes in de endosomen plaatst, ze van elkaar onderscheidt en lange tijd observeert als een methode om de translatie en rotatie te observeren. bewegingen van endosomen in realtime. Door een reeks processen, zoals het gebruik van gouden nanodeeltjes zonder fotobleken, het snel roteren en uitstralen van lineair gepolariseerd licht en het herinterpreteren van het vlakafhankelijke verstrooiingssignaal met een superresolutie-algoritme, wordt in korte tijd (binnen één seconde), en er is gedurende lange tijd een video opgenomen door middel van continue opname.

Met behulp hiervan observeerde het team het driedimensionale dynamische gedrag van endosomen, analyseerde het de translatie- en rotatiebewegingen die optreden tijdens transport, en afgeleide biologische roterende fysieke grootheden die niet eerder konden worden gemeten, en hun statistische distributies.

“Door de ontwikkeling van deze beeldvormingstechnologie waren we in staat om het intracellulaire transportproces te observeren met een resolutie van enkele tientallen nanometers en direct het ’tug of war-model’ van endosomen te bevestigen,” zei professor Seo Dae-ha Seo van de afdeling van natuurkunde en scheikunde bij DGIST. Hij voegde eraan toe: “Er wordt verwacht dat het zal bijdragen aan het onthullen van levensverschijnselen en zal worden toegepast op precisiegeneeskunde voor het diagnosticeren van ziekten.”

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in JACS Au.