Researchers can now image cells, motions of molecules in 6D 細胞や分子の動きを6次元で可視化できるようになった
2022-05-23 ワシントン大学セントルイス
ワシントン大学セントルイス校のマシュー・ルーの研究室では、非常に小さなものを見るためのまったく新しい方法を提供しています。
この研究（マッケルビー工学部の博士課程学生による2つの論文）は、雑誌『Optica』および『Nano Letters』に掲載されました。
新しいハードウェアとアルゴリズムを開発し、これまで実現不可能だった、生物界の構成要素を3次元を超えて視覚化することを可能にしました。
ルーの研究は、細胞膜を画像化する新しい方法を提供し、ある意味では細胞膜の内部を見ることができる。蛍光トレーサー分子を用いて、トレーサーが膜中の脂肪やコレステロール分子とどのように相互作用するかをマッピングし、脂質がどのように配置され、組織化されているかを明らかにしました。
「細胞膜も核も、細胞内のあらゆるものは3次元構造です」と言います。「これは、生体システムの全体像を把握するのに役立ちます。3次元構造に加えて3次元の分子配向を見ることができるので、6次元の画像を得ることができます。
＜関連情報＞
- https://source.wustl.edu/2022/05/lew-lab-sheds-new-light-on-cell-membranes/
- https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.1c03948
放射光と方位角偏光蛍光を用いた単一分子の3次元回転・並進運動の解明 Resolving the Three-Dimensional Rotational and Translational Dynamics of Single Molecules Using Radially and Azimuthally Polarized Fluorescence
Oumeng Zhang, Weiyan Zhou, Jin Lu, Tingting Wu, and Matthew D. Lew
Nano Letters Published:January 24, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03948
Abstract
We report a radially and azimuthally polarized (raPol) microscope for high detection and estimation performance in single-molecule orientation-localization microscopy (SMOLM). With 5000 photons detected from Nile red (NR) transiently bound within supported lipid bilayers (SLBs), raPol SMOLM achieves 2.9 nm localization precision, 1.5° orientation precision, and 0.17 sr precision in estimating rotational wobble. Within DPPC SLBs, SMOLM imaging reveals the existence of randomly oriented binding pockets that prevent NR from freely exploring all orientations. Treating the SLBs with cholesterol-loaded methyl-β-cyclodextrin (MβCD-chol) causes NR’s orientational diffusion to be dramatically reduced, but curiously NR’s median lateral displacements drastically increase from 20.8 to 75.5 nm (200 ms time lag). These jump diffusion events overwhelmingly originate from cholesterol-rich nanodomains within the SLB. These detailed measurements of single-molecule rotational and translational dynamics are made possible by raPol’s high measurement precision and are not detectable in standard SMLM.
