Ultrapassando os limites da microscopia de super-resolução: microscopia com autoalinhamento
A microscopia de ultraprecisão que vai além das limitações do microscópio de superresolução vencedor do Prêmio Nobel permitirá aos cientistas medir diretamente as distâncias entre moléculas individuais.
Pesquisadores médicos da Universidade de Nova Gales do Sul alcançaram uma resolução sem precedentes em microscopia de molécula única para detectar interações entre moléculas individuais dentro de células intactas.
O Prêmio Nobel de Química de 2014 foi concedido ao desenvolvimento da tecnologia de microscopia de fluorescência de super-resolução, que proporcionou aos microscopistas a primeira visão molecular do interior de uma célula, um recurso que fornece novas visões moleculares de sistemas e processos biológicos complexos.
Agora, os limites de detecção da microscopia de molécula única foram ampliados mais uma vez e os detalhes foram publicados na última edição da Science Advances.
Foi possível observar e rastrear moléculas individuais com microscópios de ultra-alta resolução, mas as interações entre essas moléculas ocorrem em uma escala que é pelo menos quatro vezes menor do que a resolvida pelos microscópios de molécula única existentes.
"A razão pela qual os microscópios de molécula única normalmente têm precisões de localização em torno de 20 a 30 nanômetros é geralmente porque o microscópio realmente se move ao detectar sinais. Isso leva à incerteza. Usando os instrumentos de super-resolução existentes, podemos não conseguir determinar se uma proteína está ligada a outro porque a distância entre eles é menor que a incerteza em suas posições.”
Para resolver esse problema, a equipe construiu um ciclo de feedback automatizado dentro do microscópio de molécula única que detecta e realinha o caminho óptico e o estágio do espelho.
"Não importa o que você faça com este microscópio, ele basicamente encontra o caminho de retorno com precisão nanométrica. É um microscópio inteligente. Ele pode fazer tudo que um operador ou engenheiro de serviço precisa fazer e pode fazer isso 12 vezes por segundo. " Prof. Goss disse.
Medindo a distância entre proteínas
Com o design e a metodologia descritos neste artigo, a equipe da UNSW projetou um sistema de feedback que é compatível com os microscópios existentes e oferece flexibilidade máxima para a preparação de amostras.
"Esta é uma solução muito simples e elegante para um grande problema de imagem. Acabamos de construir um microscópio dentro de um microscópio e tudo o que fizemos foi alinhar o microscópio principal. A simplicidade e praticidade da solução que encontramos é a sua verdadeira força. É fácil de clonar o sistema e adotar novas tecnologias rapidamente." Prof. Goss disse.
Para demonstrar a utilidade de seu microscópio de molécula única com feedback ultrapreciso, os pesquisadores o usaram para fazer medições diretas de distância entre proteínas de sinalização em células T. Uma suposição comum em imunologia celular é que essas células imunes permanecem quiescentes quando o receptor de células T está próximo de outra molécula que atua como freio.
Sua microscopia de alta precisão foi capaz de mostrar que as duas moléculas sinalizadoras estavam, na verdade, ainda mais separadas uma da outra nas células T ativadas, liberando o freio e ativando a sinalização do receptor de células T.
O professor Goss disse: "As técnicas convencionais de microscopia não seriam capazes de medir com precisão uma mudança tão pequena porque a distância entre essas moléculas de sinalização em células T quiescentes e ativadas difere em apenas 4-7 nanômetros."
"Isso também mostra o quão sensíveis esses mecanismos de sinalização são ao isolamento espacial. Para identificar tais processos regulatórios, precisamos realizar medições precisas de distância, que é o que este microscópio permite. Esses resultados ilustram que a tecnologia está em descoberta e não pode ser fabricada em qualquer outro jeito."
