Neuartige Mikroskopietechnik ergibt frischen Daten auf Muskeldystrophie
Wissenschaftler an der USC haben eine neue Mikroskopie -Technologie, die sie auf einzelne Moleküle in lebenden Tieren höher als jemals Auflösung anzeigen können entwickelt.
Eine neue Einzelmolekül- Imaging-Technik an der USC entwickelt liefert neue Einblicke in die Rolle des Dystrophin- Proteine, die für die Muskelfunktion in Caenorhabditis elegans Wurm Modelle von Duchenne-Muskeldystrophie .
Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Fabien Pinaud
Dubbed " Komplementierung Aktiv Light Microscopy " ( CALM) ermöglicht die neue Technologie Imaging Auflösungen, die um eine Größenordnung feiner als herkömmliche Lichtmikroskopie sind , die neue Einblicke in das Verhalten von Biomolekülen im Nanometerbereich .
In einer Arbeit von Nature Communications veröffentlichten die Forscher hinter CALM benutzte es, um Dystrophin zu studieren - eine Schlüsselstrukturproteinvon Muskelzellen - in Caenorhabditis elegans Würmer verwendet, um Duchenne modellieren Muskeldystrophie .
Duchenne-Muskeldystrophie ist die schwerste und häufigste Form der degenerativen Erkrankung .
Die Forscher zeigten , dass Dystrophin war zur Regulierung winzigen molekularen Schwankungen verantwortlich Kalzium Kanäle , während die Muskeln im Einsatz sind . Die Entdeckung legt nahe, dass ein Mangel an funktionellen Dystrophin verändert die Dynamik der Ionenkanäle - zu helfen , um die defekten mechanischen Reaktionen und das Kalzium Ungleichgewicht, das normale Muskelaktivität bei Patienten mit Muskeldystrophie beeinträchtigen verursachen.
Zehnfache der Präzision der optische Mikroskopie
CALM Werke von Teilen eines grün fluoreszierenden Proteins aus einer Qualle in zwei Fragmente , die zusammen wie Puzzleteile passen . Ein Fragment wurde entwickelt, um in einem Tierversuchspersonzum Ausdruck , während das andere Fragment wird in Kreislaufsystem des Tiers eingespritzt werden.
Wenn sie sich treffen , die Fragmente zu vereinen und starten emittierende Leuchtstofflampe , die mit unglaublicher Genauigkeit festgestellt werden kann , bietet Imaging- Genauigkeiten von rund 20 Nanometern. Herkömmliche optische Mikroskopie lebender Gewebe kann nur eine 200 -Nanometer- Auflösung zu erreichen am besten. Für Maßstab , ist ein Blatt Papier 100.000 Nanometer dick .
"Jetzt , zum ersten Mal , können wir die Grundprinzipien der homöostatischen Kontrollen und die molekularen Grundlagen von Krankheiten im Nanometerbereich direkt in intakten Tiermodellen zu erforschen ", sagte Fabien Pinaud , Assistant Professor an der USC College of Letters Dornsife , Kunst und Wissenschaften und leitende Forscher an dem Projekt.
Pinaud in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Claude Bernard Lyon in Frankreich und der Universität Würzburg in Deutschland.
Bau der Werkzeuge für die Forschung von morgen
Die neue Technologie ist das Herzstück der Konvergenz von Wissenschaft und Technik an der USC , in dem Forscher aus beiden Bereichen zusammenarbeiten, um die Werkzeuge, die wissenschaftliche und medizinische Durchbrüche möglich erstellen.
" Es gibt Billionen von Proteinen bei der Arbeit auf einem unendlich kleinen Maßstab zu jedem Zeitpunkt in einem Tierkörper . Die Fähigkeit, einzelne Protein Kopien in ihrer Muttergewebeumgebungzu erfassen erlaubt uns, ihre funktionale Organisation und ihrer nanoskaligen molekularen Verhalten trotz dieser astronomischen Komplexität zu offenbaren, " Pinaud sagte .
Als nächstes wird Pinaud und seine Kollegen auf Engineering andere Farben von Split- fluoreszierende Proteine , um Bild die Dynamik einzelner Ionenkanäle in neuromuskulären Synapsen im Live- Würmer zu konzentrieren.
" So kommt es, dass die gleichen Kalziumkanäle wir in Muskeln studierte auch mit nanometergroßen Membrandomänen an den Synapsen , wo sie neuronale Übertragungen in normalen und Krankheitszuständen zu modulieren verknüpfen ", sagte Pinaud . Verwenden von Multi-Color- CALM , wird sein Team und Mitarbeiter erforschen , wie diese winzigen aktiven Zonen von Neuronen zusammengesetzt sind und wie sie die Funktion der Kalziumkanäle in Neuronenaktivierungbeeinflussen.