Fluoresentsmikroskoopia abil on võimalik uurida fluoresentsmarkeritega markeeritud strukuutre, näiteks rakke. Varasema tehnoloogia põhjal on nüüd Illinoisi Ülikoolis teadlaste Gabriel Popescu ja Ru Wangi eestvõtmisel arendatud parema ruumilise ning ajalise resolutsiooniga meetod. Uute vahenditega suudeti uurida rakutranspordi kriitilisi mehhanisme ja dünaamikat senisest laiema ruumilise ning ajalise lahutusega. Esmakordselt kirjeldati difusiivse ning suunatud raku ainevahetuse olemust (diffusive and directed motion).
Dispersioon-kirjeldatav fluoresentsspektroskoopia pilt hiire embrüonaalsest fibroplastsit (MEF). a) fluoresentskujutis rakust, mille aktiin markeeriti GFP-ga. b) Dispersioonikurv mõõdetuna raku jaoks a) kujutise põhjal. Mustad andmepunktid vastavad mikrofiibrite sihis suunatud liikumisele ning punased diffusiivsele, fiibrite suhtes risti suunatud liikumisele. Oranži taustaga ruudus on kujutatud dispersiooni pindlaotus.
Popescu juhib Illinoisi Beckhami Ülikoolis QLIL (Quantitative Light Imaging Laboratory) laboratooriumi. Wang on teadusajakirjas Physical Review Letters avaldatud artikli esimene autor. Artiklis kirjeldatud meetodit nimetatakse dispersioon-kirjeldatav fluoresentsspektroskoopia (dispersion-relation fluorescence DFS). DFS abil on vajadusel võimalik uurida valikuliselt ainult huvipakkuva dünaamikaga molekule. “Molekule, mille dünaamika põhjustab spontaanseid fluoresentsi intensiivsuse kõikumisi, uuritakse selleks, et kvantifitseerida domineerivat massitranspordi dünaamikat. Need andmed on kirjeldatavad efektiivse dispersioonisuhte abil,“ seisab artiklis kirjas.
Suunatud või difuseeritud rakutranspordi karakteristikute uurimine erinevates ajalistes ja ruumilistes suurusvahemikes annab teemast terviklikuma ülevaate kui varasemad fluoressentsmikroskoopiameetodid. Näiteks fluoressents korrelatsioonspektroskoopia (fluoresence correlation spectroscopy FCS), mille fikseeritud ruumilise lahutusvõimega varianti kasutatakse laialdaselt molekulaartranspordi ning diffusioonikonstantide uurimiseks.
Teadustöös kasutati DFS-i täpsemalt raku tsütoskeleti aktiini uurimiseks;“Fluoresentsmarkeriga tähistatud tsütoskeleti aktiini uurimine näitas, et sirgjooneline massitransport toimus mikrofilamentidega paralleelsel suunal, diffusiivne transport toimus aga fiibritega ristisuunas.“ Lisaks suutis meetod avaldada rakusisese suunatud ning difusiivne liikumise ajalise ja ruumilise olemuse.
„Esimest korda suudame kaht transpordiviisi ja nende kaalutud ajalis-ruumilisi mastaape eristada,“ ütles Popescu.
„Meie meetod annab raku ainevahetusest hea ülevaate. Saame vastata küsimusele, millisel skaalal muutub liikumine suunatud liikumisest difusiivseks,“ lisas Wang.
Meetod põhineb fluoresentsspektroskoobi tehtud kujutiste reaalajalises töötlemises Fourier pöörde abil. Fourier pööre võimaldab kujutise andmeid paremini mõista, sest abstraheerib visuaalpildi amplituudi-sagedusruumi. Sagedusjaotuse analüüsimine on molekulaardünaamika uurimiseks iseäranis oluline (nt. molekuli neeldumisspekter – toim).
Loe lähemalt allikast, Phys.org.
Leave a Reply