Los investigadores de LMU han desarrollado un método de microscopía de súper resolución para la rápida diferenciación de estructuras moleculares en 3D.
Los métodos de microscopía de súper resolución son esenciales para descubrir las estructuras de las células y la dinámica de las moléculas. Desde que los investigadores superaron el límite de resolución de alrededor de 250 nanómetros (y ganaron el Premio Nobel de Química 2014 por sus esfuerzos), que durante mucho tiempo se había considerado absoluto, los métodos de microscopía han progresado rápidamente. Ahora, un equipo dirigido por el profesor Philip Tinnefeld, químico de LMU, ha logrado un mayor avance a través de la combinación de varios métodos, logrando la resolución más alta en el espacio tridimensional y allanando el camino para un enfoque fundamentalmente nuevo para obtener imágenes más rápidas de estructuras moleculares densas. El nuevo método permite una resolución axial de menos de 0,3 nanómetros.
Los investigadores combinaron el llamado método pMINFLUX desarrollado por el equipo de Tinnefeld con un enfoque que utiliza propiedades especiales del grafeno como aceptor de energía. pMINFLUX se basa en la medición de la intensidad de fluorescencia de moléculas excitadas por pulsos de láser. El método permite distinguir sus distancias laterales con una resolución de tan solo 1 nanómetro. El grafeno absorbe la energía de una molécula fluorescente que no se encuentra a más de 40 nanómetros de su superficie. Por lo tanto, la intensidad de fluorescencia de la molécula depende de su distancia al grafeno y puede utilizarse para medir la distancia axial.
DNA-PAINT aumenta la velocidad
En consecuencia, la combinación de pMINFLUX con esta llamada transferencia de energía de grafeno (GET) proporciona información sobre las distancias moleculares en las tres dimensiones, y lo hace en la resolución más alta alcanzable hasta la fecha de menos de 0,3 nanómetros. « La alta precisión de GET-pMINFLUX abre la puerta a nuevos enfoques para mejorar la microscopía de súper resolución », dice Jonas Zähringer, autor principal del artículo.
Los investigadores también utilizaron esto para aumentar aún más la velocidad de la microscopía de superresolución. Con este fin, recurrieron a la nanotecnología del ADN para desarrollar el llamado enfoque L-PAINT. A diferencia de DNA-PAINT, una técnica que permite la superresolución mediante la unión y desunión de una cadena de ADN marcada con un tinte fluorescente, la cadena de ADN en L-PAINT tiene dos secuencias de unión. Además, los investigadores diseñaron una jerarquía de unión, de modo que la hebra de ADN de L-PAINT se une por más tiempo en un lado. Esto permite que el otro extremo de la hebra explore localmente las posiciones de las moléculas a un ritmo rápido.
« Además de aumentar la velocidad, esto permite escanear cúmulos densos más rápido que las distorsiones que surgen de la deriva térmica », dice Tinnefeld. « Nuestra combinación de GET-pMINFLUX y L-PAINT nos permite investigar estructuras y dinámicas a nivel molecular que son fundamentales para nuestra comprensión de las reacciones biomoleculares en las células ».