3D-Proteinstrukturen mit einem gewöhnlichen Mikroskop

[Mikroman]

Moin,

heute fiel mir ein spannender Beitrag auf: https://www.laborpraxis.vogel.de/neues-verfahren-3d-proteinabbildung-a-2ec6f0a16ff8efb6ed0be1252fae8b5f/?cmp=nl-f2e02e55-2518-48ab-963c-2054ef215177

VG
Peter

[Daniel Scheibenstock]

Hallo Peter,

das habe ich heute auch gelesen. Durchaus Spannend wenn das Objekt vergrößert statt die Auflösung zu erhöhen. Was mich dabei aber beschäftigt ist der Umstand: wird es alles gleichmäßig vergrößert?

Lg Daniel

[purkinje]

Hallo,

Was mich dabei aber beschäftigt ist der Umstand: wird es alles gleichmäßig vergrößert?

Nein:
"Firstly, the ONE axial resolution surpasses that of confocal microscopy only by the expansion factor, implying that the axial and lateral resolutions differ by more than one order of magnitude. This can become a problem for dense samples..."

Uff, was für ein Gemischtwarenladen dieses "All-in-one"-Methodenpaper; vermutlich werden die zahlreichen Autorinnen und Autoren demnächst die vielen hier angerissenen Systeme mit dieser hochauflösenden Technik mit zusätzlicher Expansionstechnik in einzelnen Papern publizieren wollen. Da sollte die Methode vorher schon mal in aller Breite dargelegt worden sein. Manches davon ist hochgradig biotechnologisch verdaut, geschreddert wieder vernetzt und zu einer Matrix zurückverwandelt und schließlich "aufgequollen" um überhaupt "sichtbar" zu sein.
One-step nanoscale expansion microscopy reveals individual protein shapes
Beste Grüße Stefan

[Daniel Scheibenstock]

Hallo Stefan,

ja, da muss ich dir recht geben. Vielleicht lassen sich Routineaufgaben auf Basis dieser Technik erstellen, aber für die Erforschung neuer Vorgänge oder Mechanismen halte ich sie für irreführend bis ungeeignet. Sind die konfokalen Systeme so teuer, dass nach Alternativen gesucht werden muss?

lg Daniel

[rlu]

Hallo,

hört sich wie eine Ente an, aber wer weiß.
https://www.umg.eu/news-detail/news-detail/detail/news/one-mikroskopie-mit-dem-lichtmikroskop-vom-molekuel-zur-3d-struktur/


"
Die Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope ist durch die Gesetze der Optik begrenzt: Objekte, die kleiner als 200 Nanometer sind wie zum Beispiel Antikörper mit einer Größe von zirka 15 Nanometern, erscheinen unscharf und können, wenn sie weniger als 200 Nanometer voneinander entfernt liegen, nicht voneinander getrennt sichtbar gemacht werden. Die superauflösende Mikroskopie umgeht diese Beugungsgrenze mit optischen Tricks, so dass Auflösungen von bis zu zehn Nanometer und weniger erreicht werden. Dies erfordert aber sehr teure Mikroskope.

Die ONE-Mikroskopie setzt auf eine Vergrößerung des Probenvolumens, um diese Beugungsgrenze zu umgehen. Dabei werden Zellen und die darin enthaltenen Strukturen zunächst chemisch auf ein wasserabsorbierendes Gel gebunden, wie man es in Babywindeln findet. Durch die Aufnahme von Wasser dehnt sich das Gel gemeinsam mit der Probe aus, wodurch sich die einzelnen Moleküle voneinander wegbewegen. Die zusätzliche Einwirkung von Hitze oder Enzymen führt zur Aufspaltung der Proteinmoleküle. Es entstehen einzelne Fragmente, die während der großflächigen Ausdehnung bis um das 15-fache gleichmäßig in unterschiedliche Richtungen bewegt werden, während ihre räumliche Anordnung erhalten bleibt. Eine gezielte Markierung mit fluoreszierenden Molekülen erlaubt es anschließend, die einzelnen Proteinfragmente, die nun in einem Abstand oberhalb der Beugungsgrenze liegen, mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop abzubilden. ,,Wir waren überrascht zu sehen, dass wir so tatsächlich die Y-Form von Antikörpern mit Fluoreszenzmikroskopie sichtbar machen können," so Prof. Rizzoli. ,,Kombiniert mit Künstlicher Intelligenz ist es uns erstmals gelungen, aus zweidimensionalen Fluoreszenzbildern die dreidimensionale Struktur einzelner Proteinmoleküle zu rekonstruieren, ausgehend von der herkömmlichen Lichtmikroskopie."

Das funktioniert auch, habe ich selber gesehen:
- Liebling, ich habe die Kinder geschrumpft (Film)
- Ant-Man(Film)

;-)

Liebe Grüße
Rudolf

[purkinje]

Hallo,
das tis alles hochexperimentiell und Abseits von Routine.
Für viele biologischen Wissenschaftler (und nicht nur die) ist die gut dokumentierte Einzelbeobachtung halt etwas sehr bestechendes. Vor allem in Zeiten der Biostatistik wo aus endlosen Messreihen mit trickreichsten Verfahren versucht wird Unterschiede zu belegen, ist das direkte Zusehen eines Mechanismus, wie das Andocken an Rezeptoren z.B., wieder sehr sexy geworden:
'Man muss nur einmal sehen wie Schweine Feuer machen, dann ist die Zahl der Stichprobe wurst' 
Ich habe dafür schon Verständnis, aber wie sehr oft bei biologischen Experimenten, sind die methodischen Brücken aufwändig, fehlerbehaftet und nicht immer langfristig erfolgversprechend.
Beste Grüße Stefan