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生物物理所研制出分子尺度分辨率干涉定位显微镜

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-11 作者:责任编辑NO。姜敏0568

光学显微镜自1590年由荷兰詹森父子创制伊始,即成为生命科学最重要的研讨东西之一。进入21世纪,凭借荧光分子,科学家将光学显微镜的分辩率提高了一个数量级,由约一半光波波长(250 nm)拓宽至几十纳米,并兴起了超高分辩荧光成像技能,用于“看到”精密的亚细胞结构和生物大分子定位,相关作业荣膺2014年诺贝尔化学奖。

9月9日,Nature Methods 杂志在线宣布了我国科学院院士、我国科学院生物物理研讨所研讨员徐涛研讨组与科学研讨渠道正高级工程师纪伟研制团队协作的研讨论文,题为Molecular resolution imaging by repetitive optical selective exposure,为超高分辩光学显微镜宗族再添新成员,使显微镜分辩率进一步被打破。该作业提出了一种根据激光干与条纹定位成像的新技能,并据此研制出新式单分子干与定位显微镜(Repetitive Optical Selective Exposure, ROSE),将荧光显微镜分辩率提升至3 nm以内的分子标准,单分子定位精度挨近1 nm,能够分辩点距为5 nm的DNA origami(DNA 折纸)结构。

所谓干与定位,是指选用不同方向和相位的激光干与条纹激起荧光分子,荧光分子的发光强度与其所在条纹的相位有关,该技能便是经过荧光分子强度与干与条纹的相位联系,来确认荧光分子的准确方位。为下降单分子发光时的闪耀和漂白对亮度和定位精度发生的不良影响,研制团队对显微镜光路进行了创造性的设计,分别为:根据电光调制器的干与条纹快速切换激起光路,根据谐振振镜扫描的6组共轭成像光路,两种光路的同步完成了高达8 kHz的分时成像,保证在相机的单次曝光时间里把每个单分子发光状况均匀分配给6个干与条纹,有用避免了荧光分子发光才能动摇对定位精度的搅扰。

研制团队使用该技能对不同荧光位点距离的DNA origami阵列进行验证测验,证明干与成像分辩率达到了3 nm的分子水平,能够解析5 nm的DNA origami阵列。后续的细胞试验效果显现,该技能在免疫符号的微管、CCP(clathrin coated pits,网格蛋白有被小窝)以及较细密的细胞骨架成像时展现出杰出功能,该技能将为进一步解析精密亚细胞的组分和生物大分子的纳米结构供给有力东西。

徐涛领衔的仪器研制团队近年来致力于显微成像仪器设备和技能办法的研讨和开发,先后研制出偏振单分子干与成像、冷冻单分子定位成像以及超分辩光电交融成像体系,开发了新的超分辩显微成像算法、探针和技能,申请了多项发明专利,上述效果被广泛应用于细胞生物学相关研讨,支撑团队与协作者在该范畴取得了体系性效果产出。

徐涛和纪伟为该文章的一起通讯作者。该作业遭到中科院科研仪器设备研制项目、国家重点研制方案、国家自然科学基金以及北京市科技方案等的赞助。

生物物理所研制出分子标准分辩率干与定位显微镜

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