NanoWizard bioAFM σε ιδανική τοποθεσία για Μελετώντας τους μικροοργανισμούς με την JPK Όργανα

:: AZoNanotechnology άρθρο

Θέματα που καλύπτονται

Εισαγωγή
Νανοτεχνολογία για Μικροβιολογίας
Ζύμη
Βακτήρια
Ιοί
Συμπεράσματα
Ευχαριστίες

Εισαγωγή

Ο όρος «Μικροβιολογία» περιγράφει γενικά τη μελέτη των εν λόγω οργανισμών αόρατα στο ανθρώπινο μάτι, ιδίως μαγιά, βακτήρια και ιούς. Ωστόσο, αυτά τα τρία είδη οργανισμών είναι πολύ διαφορετικά μεταξύ τους. Μαγιά και τα βακτήρια είναι διαφορετικοί τύποι κυττάρων (ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών αντίστοιχα), ενώ ένας ιός δεν είναι αυστηρά ένας ζωντανός οργανισμός, ο οποίος είναι υποχρεωτικά ενδοκυττάριο παράσιτο. Τα εργαλεία για τη διεξαγωγή έρευνας στη μικροβιολογία μπορεί να χωριστεί σε δύο κύρια πεδία-μικροσκοπία, η οποία απαιτείται για την απεικόνιση, και της μοριακής βιολογίας, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει (σε ​​ορισμένες περιπτώσεις συνολικά), τη γενετική και την πρωτεομική συνθέτουν αυτών των οργανισμών.

Νανοτεχνολογία για Μικροβιολογίας

Τα πρώτα βήματα στο άνοιγμα του τομέα της μικροβιολογίας ήρθε με την εμφάνιση των πρώτων μικροσκοπίων. Τα βακτήρια για πρώτη φορά εμφανισθούν με Antony van Leeuwenhoek, χρησιμοποιώντας μια απλή, αυτο-κατασκευή μικροσκόπιο, γύρω στο 1676. Τα μικροσκόπια που χτίστηκε από Leeuwenhoek δεν ήταν μικροσκόπια σύνθετων, αλλά χρησιμοποίησε για ένα μόνο φακό, περισσότερο σαν ένα πολύ ισχυρό μεγεθυντικό φακό. Μία από τις πρώτες περιγραφές του για τα βακτήρια (που αναφέρονται ως ζωύφια) ήταν από τα δείγματα που ξύνεται από τα δόντια του van Leeuwenhoek τον εαυτό του.

Ενώ η ζύμη έχουν χρησιμοποιηθεί στο στάδιο της ζύμωσης και να ψωμί προζύμι για περίπου 5000 χρόνια, ήταν το 1860 ότι η Louis Pasteur περιέγραψε πρώτος το μύκητα Saccharomyces cerevisiae ως effecter αυτών των διαδικασιών. Louis Pasteur κάνει πολλές σημαντικές συνεισφορές στον τομέα της μικροβιολογίας όλα αυτά τα χρόνια, από την περιγραφή του Saccharomyces Σ., στο καλαίσθητο πειράματά του για να διαψεύσει τη θεωρία της αυθόρμητης γενιάς και θεμελιώδη ρόλο του στη θεωρία μικρόβιο της ασθένειας και την έγκαιρη ανάπτυξη εμβολίου. Στην πραγματικότητα, μία από τις επιτυχίες Pasteur στον τομέα της ανάπτυξης εμβολίου για να μετριάσει τον ιό της λύσσας, μέσω θέρμανσης για ένεση ως ένα εμβόλιο, αν και δεν είναι σε θέση να απεικονίσει ο ίδιος ο ιός του προσβεβλημένου ιστού.

Τις εξελίξεις στον τομέα οπτικό μικροσκόπιο από το συνδυασμένο έργο του Ernst Abbe και Carl Zeiss τη δεκαετία του 1880 επέκτεινε περαιτέρω την έρευνα των μικροβιολογικών κόσμο. Ωστόσο, όπως Abbe περιέγραψε τον εαυτό του, υπάρχει ένα όριο για την επίλυση του φωτός μικροσκοπία, εξαρτάται από το μήκος κύματος της πηγής φωτός και το αριθμητικό άνοιγμα του φακού. Στην πραγματικότητα, το ψήφισμα του οπτικό μικροσκόπιο περιορίζεται στο ήμισυ το μήκος κύματος του φωτός, ή περίπου 250 nm. Ως εκ τούτου, η μελέτη της δομής των ιών έπρεπε να περιμένουν την έλευση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου το 1931 από την Ernst Ruska και την επακόλουθη κρυστάλλωση του ιού της μωσαϊκής του καπνού το 1935 από Wendall Stanley.

Πιο πρόσφατα, το ατομικό μικροσκόπιο δύναμης έχει ανοίξει ένα νέο δρόμο για τη διερεύνηση και το χειρισμό των δομών σε πολύ μικρή κλίμακα. Ένα από τα πιο συχνά αναφέρονται τα πλεονεκτήματα του AFM για τη μελέτη των βιολογικών δομών είναι το γεγονός ότι, σε αντίθεση με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, εικόνες υψηλής ανάλυσης μπορεί να ληφθεί υπό φυσιολογικές συνθήκες. Ωστόσο, υπάρχουν περισσότερα για να το AFM από ακριβώς την ικανότητά της για απεικόνιση υψηλής ανάλυσης. Η μηχανική φύση του AFM σημαίνει ότι το cantilever, το οποίο χρησιμοποιείται για την απεικόνιση, μπορεί επίσης να χρησιμοποιείται για να μετρήσει τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης, στην περιοχή piconewton.

Ως τέτοια, όχι μόνο μπορεί να την εικόνα AFM από την επιφάνεια των μικροοργανισμών σε υψηλή ανάλυση, υπό φυσιολογικές συνθήκες, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να διερευνήσει τις δεσμευτικές δυνάμεις μεταξύ των μικροοργανισμών και επιφάνειες-στόχους.

Η JPK NanoWizard ® BioAFM είναι η ιδανική για τέτοιες μελέτες. Η NanoWizard ® έχει σχεδιαστεί για να λειτουργούν ταυτόχρονα με οπτικό μικροσκόπιο, και είναι εγκατεστημένο σε ένα ανεστραμμένο μικροσκόπιο φωτός, επιτρέποντας πολλαπλά κανάλια των πληροφοριών που θα συλλέγονται και τη μείωση των πειραματικών χρόνο, επιτρέποντας στο χρήστη να προσδιορίσει τη θέση των κυττάρων του ενδιαφέροντος οπτικά, πριν από τη σάρωση ενός συγκεκριμένη περιοχή με την AFM. Το ειδικά σχεδιασμένο κάτοχος του δείγματος, η JPK BioCell ™ , διευκολύνει πειράματα σε θερμοκρασίες μεταξύ 15-60 ° C πάνω σε λεπτό καλυπτρίδες γυαλί, έτσι ώστε να μην την ποιότητα των οπτικών εικόνων σε μειωμένη. Επιπλέον, η JPK NanoWizard ® εκθέματα ανώτερη σταθερότητα, επιτρέποντας την απεικόνιση υψηλής ανάλυσης των στοιχείων των κυττάρων, όπως η βακτηριακή επιφανειακά στρώματα (Σχήμα 1) καθώς και φυσιολογικές απεικόνισης του συνόλου των κυττάρων, από προκαρυωτικά σε ευκαρυωτικά κύτταρα.

Σχήμα 1. HPI στρώμα από Deinococcus radiodurans, εικόνα ευγενική παραχώρηση από τον Δρ Πάτρικ Φρέντεριξ, Πανεπιστήμιο της Βασιλείας.

Ζύμη

Η μαγιά Σ. cerevisae, γνωστή επίσης ως εκκολαπτόμενους μαγιά, δεν είναι μόνο του χρήση σε βιομηχανικές διεργασίες από την παρασκευή ψωμιού με την παρασκευή της μπίρας, είναι επίσης ένας οργανισμός τύπου στη μελέτη των ευκαρυωτικών κυττάρων. Όπως S. cerevisiae είναι σε θέση να απλοειδών ή ανάπτυξη διπλοειδή και είναι ένας μονοκύτταρος οργανισμός με διπλασιασμό του χρόνου μερικές ώρες, έχει αποδειχθεί κατάλληλο για την μελέτη της βασικής λειτουργίας των ευκαρυωτικών κυττάρων.

Η ζύμη S. cerevisiae περιβάλλεται από ένα κυτταρικό τοίχωμα που αποτελείται από πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες και μικρά ποσά της χιτίνης. Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο έδειξε ότι αυτή η κυτταρικό τοίχωμα είναι μια πολυεπίπεδη δομή που είναι μέχρι 300 nm παχύ. Το εσωτερικό στρώμα προσδίδει μηχανική αντοχή και αποτελείται Α1 ,2-glycan και χιτίνη. Το εξωτερικό στρώμα συμμετέχει στις εκδηλώσεις αναγνώριση μεταξύ των κυττάρων, και είναι ως επί το πλείστον αποτελείται από βαριά γλυκοζυλιωμένης μαννοπρωτεϊνών. Η παρουσία των υδατανθράκων πλευρικές αλυσίδες σε αυτά τα μαννοπρωτεϊνών κάνουν το κυτταρικό τοίχωμα υδρόφιλα και να οδηγήσει σε πολλαπλά αρνητικά φορτία σε φυσιολογικό pH. Όταν απεικονίστηκαν με AFM, η επιφάνεια του κυττάρου φαίνεται πολύ καλή, και είναι εύκολα παραμορφώνεται, η οποία απαιτεί προσεκτική σάρωση σε ελάχιστη ισχύ (Σχήμα 2). Το μόνο εμφανές χαρακτηριστικό επιφάνεια είναι η ουλή γενέσει στο αντίθετο άκρο του κυττάρου μητέρα στο πρόσφατα διαμόρφωσης θυγατρικό κύτταρο. Η επιφάνεια φαίνεται λεία, όπως τα σάκχαρα που επισκιάζει την μεμβράνη.

Σχήμα 2. Απεικόνιση του S. cerevisiae. Κύτταρα μαγιάς βρίσκονταν χρησιμοποιώντας DIC μικροσκοπία (Α) και στη συνέχεια απεικονίστηκαν σε λειτουργία σε επαφή με το υγρό AFM (Β). Στο (Γ), ένα 3D εικόνα που παράγεται από το κανάλι ύψος εμφανίζεται, τονίζοντας την ουλή μπουμπούκι στο κελί της μητέρας (κίτρινο βέλος).

Ένα από τα μοναδικά χαρακτηριστικά της AFM προέρχεται από τη μηχανική φύση του μικροσκοπίου η ίδια. Η ευέλικτη cantilever μπορεί να βαθμονομείται και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των δυνάμεων αλληλεπίδρασης. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για να εκτιμήσει τόσο την ισχύ της αλληλεπίδρασης μεταξύ του δείγματος και το cantilever, και το μήκος με το οποίο τα στοιχεία επιφάνεια θα τεντώσει πριν από τη σύνδεση με το cantilever είναι σπασμένο.

Εδώ, φέραμε το cantilever σε επαφή με ορισμένα σημεία στην επιφάνεια τόσο της μητέρας όσο και του θυγατρικό κύτταρο. Τουλάχιστον 10 δύναμη αποστάσεων καμπύλες ελήφθησαν σε πολλαπλά σημεία για κάθε κελί.

Από τη δύναμη αποστάσεων καμπύλες, διάφορα στοιχεία μπορεί να εξαχθεί. Στο Σχήμα 3, μόνο ένα από τα επεκτείνει καμπύλες (όπως το cantilever πλησιάζει την επιφάνεια και παραμορφώνεται) έχει απεικονίζονται με κόκκινο χρώμα. Η άλλη καμπύλες όλα αντιστοιχούν στις εντοπίζουν, ή ανάκληση του προβόλου μακριά από την επιφάνεια. Κατά τη διάρκεια αυτής φάση της ανάκλησης, εάν ένα στοιχείο έχει επιφάνεια συνδέεται με το cantilever, το cantilever θα εκτρέψει προς τα κάτω ως τα πιεζοηλεκτρικά κινείται το τσιπ που έχει την cantilever μακριά από την επιφάνεια. Καθώς το cantilever εκτρέπει προς τα κάτω τη δύναμη που εφαρμόζεται στο στοιχείο επιφάνεια που συνδέονται με το cantilever θα αυξηθεί. Στο ισχύει κατά την οποία ο δεσμός μεταξύ των βιομορίων και του προβόλου είναι σπασμένα, το cantilever θα snap πίσω σε μη εκτρέπεται του θέση.

Σχήμα 3. Δύναμη-απόσταση καμπύλες της αλληλεπίδρασης μεταξύ του προβόλου και την επιφάνεια του κόρη (Α) ή των κυττάρων της μητέρας (Β). Το κόκκινο είναι η καμπύλη επέκταση, όλοι οι άλλοι είναι ανακαλέσει καμπύλες. Η μέγιστη λύειν δύναμη (F) και με τις αποστάσεις (Δ) μπορεί να υπολογιστεί από τα δεδομένα αυτά. Το μπλε βέλος δείχνει την περιοχή της καμπύλης που είναι ενδεικτικό των ελαστικών που εκτείνεται από τα μόρια.

Το σχήμα της ανακαλέσει τμήμα της δύναμης-απόστασης καμπύλες μπορούν επίσης να αναφέρει κάτι σχετικά με τις ιδιότητες του υλικού της συνημμένης βιομορίων. Σε αυτή την περίπτωση το σχήμα της καμπύλης δείχνει ότι τα στοιχεία που επισυνάπτεται στην επιφάνεια του προβόλου παραμορφώνεται ελαστικά, πριν από την αλληλεπίδραση με το cantilever έχει σπάσει. Επιπλέον, από αυτή την καμπύλη αναπολώ μπορεί να καθοριστεί η δύναμη που απαιτείται για να σπάσει ο δεσμός και η απόσταση του χωρισμού από την επιφάνεια στην οποία η παρούσα αναστάτωση ομολόγων συμβαίνει.

Υπάρχει διακύμανση μεταξύ της δύναμης-απόστασης καμπύλες που λαμβάνονται στο ίδιο κελί, οφείλεται στο γεγονός ότι δεν είναι κάθε αλληλεπίδραση μεταξύ του προβόλου και την επιφάνεια των κυττάρων θα έχει ως αποτέλεσμα την προσάρτηση ενός βιομορίου στο cantilever, του προβόλου δεν θα είναι πάντα αποδίδουν στην τέλος του ενός μορίου και η σύνθεση επιφάνεια είναι εγγενώς ετερογενή. Συνεπώς, είναι σημαντικό να αποκτήσει επαρκή αριθμό της δύναμης-απόστασης καμπύλες, έτσι ώστε τα δεδομένα μπορούν αποτελεσματικά να υποβληθούν σε στατιστική ανάλυση. Εδώ, πάνω από 100 καμπύλες δύναμης μετρήθηκαν σε κάθε κύτταρο, και η μέγιστη λύειν δύναμη, F, και η απόσταση διαχωρισμού σε ρήξη, D, υπολογίστηκαν και παρουσιάζονται στην εικόνα 4 ως ιστόγραμμα. Οι τιμές των F και D ήταν μόνο υπολογίζεται όταν μια αλληλεπίδραση ανάμεσα σε ένα μόριο της επιφανείας του και του προβόλου εντοπίστηκε.

Σχήμα 4. Ιστογράμματα της επέκτασης απόσταση D (A) και μέγιστη λύειν δύναμη F (B) για τα κύτταρα της μητέρας και της κόρης.

Στην περίπτωση της απόστασης σε ρήξη, το ιστόγραμμα των τιμών δείχνει ότι τόσο για τα κύτταρα είναι τα στοιχεία που διανέμονται συνήθως μέχρι 400 nm (Σχήμα 4α), και στη συνέχεια και για τα δύο κύτταρα υπάρχουν και μερικά μεγαλύτερα ακραίων τιμών. Για να συγκριθούν τα δύο σύνολα δεδομένων των ακραίων τιμών άνω των 400 nm δεν ελήφθησαν υπόψη. Μέσα σε αυτούς τους περιορισμούς, για το κελί μητέρα D = 139 ± 56 nm, και για το κελί κόρη D = 86 ± 43 nm. Οι τιμές αυτές καθορίστηκαν για να είναι σημαντικά διαφορετική, χρησιμοποιώντας μια δίπλευρη φοιτητής t-test.

Τα στοιχεία για τη μέγιστη δύναμη λύειν δείχνουν ότι, κατά μέσο όρο, το λύειν δύναμη για το κελί μητέρα είναι υψηλότερο από αυτό του κυττάρου κόρη (μητέρα, F = 352 PN: κόρη, F = 167 PN). Ωστόσο, στην περίπτωση αυτή, υπάρχει μια πολύ ευρύτερη κατανομή των λύειν δυνάμεων και στις δύο περιπτώσεις, υπήρξαν μια σειρά δύναμης-απόστασης καμπύλες όπου δεν υπήρξε καμία εκτροπή του προβόλου, δηλαδή δεν δεσμεύουν τα μόρια της επιφάνειας στο cantilever (Σχήμα 4β ). Αυτά τα στοιχεία δείχνουν μια διαφορά στη δομή και τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος μεταξύ της μητέρας και το θυγατρικό κύτταρο.

Βακτήρια

Όπως AFM είναι μια τεχνική απεικόνισης επιφανειών, έχει χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει τις δομές επιφάνεια σε υψηλή ανάλυση. Μερικά βακτήρια παρουσιάζουν ένα S-στρώμα, ή επιφανειακό στρώμα, που αποτελείται από τακτικά συσκευάζονται πλέγματος των πρωτεϊνών. Η συσκευασία προσδίδει μια δομική σταθερότητα στο δείγμα, έτσι απομονωμένος, κρυσταλλική Slayers μπορεί να απεικονίζεται σε υψηλή ανάλυση, που δείχνουν κάθε πρωτεΐνη υπο-μονάδες. Η hexagonally συσκευάζονται ενδιάμεσο στρώμα από το archaebacteria radiodurans Deinococcus (Σχήμα 1) είναι ένα πολύ γνωστό παράδειγμα. Το AFM εικόνες αυτού του στρώματος HPI, μπορεί κανείς να δει τα επιμέρους υπομονάδες κάθε πόρο, και ότι ορισμένα από αυτά πόροι είναι σε ανοικτή διάπλαση, ενώ άλλα είναι κλειστά.

Ενώ οι περισσότεροι archaebacteria παρουσιάζουν S-στρώματα, εργαστηριακά στελέχη του ευβακτήρια γενικά δεν το κάνουν. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη βακτήρια εργαστήριο είναι Eschericia coli, ένα gram αρνητικά βακτήρια. Gram αρνητικά βακτήρια έχουν μια μεμβράνη πλάσματος, που περιβάλλεται από ένα periplasmic χώρο στον οποίο υπάρχει ένα άκαμπτο αλλά εξαιρετικά πορώδες κυτταρικό τοίχωμα των πεπτιδογλυκάνης. Αυτό στη συνέχεια περιβάλλεται από μια εξωτερική μεμβράνη, από την οποία lipopolysaccarides, ποικίλης διάρκειας παράταση.

Σχήμα 5. Διαλείπουσα εικόνες σε λειτουργία επικοινωνίας του DH5a κυττάρων. Επισκόπηση ύψος (Α) και το σήμα σφάλματος (Β), εικόνες, και η αύξηση του σφάλματος μεγέθυνση της εικόνας του σήματος (Γ) της επιφάνειας του βακτηρίου.

Εδώ, έχουμε imaged δύο στελέχη της E. coli, DH5a και OP50. Οι εικόνες του DH5a δείχνουν το κλασικό, ράβδος-σχήμα των πολλών gram αρνητικά βακτήρια. Τα κύτταρα σαρώθηκαν στον αέρα (Σχήμα 5) και στο ρυθμιστικό διάλυμα (Σχήμα 6). Όταν είδωλό στον αέρα, στην επιφάνεια των βακτηρίων εμφανίζεται εξαιρετικά διαμορφωμένο. Επιπλέον, ένα φωτοστέφανο γύρω από το βακτήριο είναι εμφανής. Οι δομές αυτές πιθανόν αντιστοιχούν σε Πύλη, οι οποίες βρίσκονται στην επιφάνεια της E. coli. Αντίθετα, όταν απεικονίστηκαν σε υγρό (Σχήμα 6) από την επιφάνεια του βακτηρίου φαίνεται πολύ ομαλότερη. Στην περίπτωση αυτή, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι δομές επιφάνεια θα είναι εύκολο να εκτοπιστεί από την κίνηση του άκρου κατά τη διάρκεια της σάρωσης, καθώς δεν είναι σταθερό στη θέση του.

Σχήμα 6. Διαλείπουσα εικόνες σε λειτουργία επικοινωνίας του DH5a σε ρευστό. Ένα 3D εικόνα που παράγεται από τοπογραφικά δεδομένα (Α) και ένα υψηλότερο λάθος μεγέθυνση της εικόνας του σήματος (Β) εμφανίζονται.

Η OP50 στέλεχος, ενώ, επίσης, E. coli, φαίνεται αρκετά διαφορετική. OP50 αρχικά είχε απομονωθεί ως ένα στέλεχος που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ταΐσει Caenorhabditis elegans. Πρόκειται για ένα ουρακιλίων απαιτεί στέλεχος που είναι πιο εύθραυστα και μικρότερο από άλλα στελέχη E. coli. Όταν απεικονίστηκαν στον αέρα (Σχήμα 7) αυτά τα βακτήρια δεν επιδεικνύουν την ίδια δομημένη επιφάνεια, όπως φαίνεται για την DH5a. Επιπλέον, τα κύτταρα είναι πιο ευαίσθητα και πρέπει να είναι προσεκτικά είδωλό να αποφεύγεται η απομάκρυνση τους από την επιφάνεια. Στο υγρό, η επιφάνεια είναι επίσης λιγότερο δομημένο από εκείνη της DH5a, και οι περιοχές της επιφάνειας των κυττάρων εκτοπισμένους στην κατεύθυνση σάρωσης, πιθανόν αντιστοιχεί στην μετατόπιση των σακχάρων και άλλων ευέλικτων δομών στην επιφάνεια του κυττάρου.

Σχήμα 7. Εικόνες της OP50 βακτήρια απεικονίστηκαν στον αέρα (A-τοπογραφία, Berror σήμα) και υγρών (C-τοπογραφία, D-λάθος σήμα).

Η cantilever μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να εξετάσει τις αλληλεπιδράσεις με τα σάκχαρα στην επιφάνεια των βακτηρίων (όπως φαίνεται για cerevisiae Σ. παραπάνω). Ωστόσο, εδώ έχουμε επισυνάπτονται τα βακτήρια στο cantilever (με τη χρήση πολυ-L-λυσίνη) και μετράται η αλληλεπίδραση μεταξύ των βακτηρίων και η επιφάνεια μαρμαρυγία (Σχήμα 8). Μια τέτοια τεχνική είναι μοναδικό στο ότι επιτρέπει την ποσοτικοποίηση της βακτηριακής επιφάνειας αλληλεπιδράσεις, κρίσιμες για τη μελέτη των εναποθέσεων σε βιομηχανικές διεργασίες. Η χρήση του JPK Biocell ™ ως κάτοχος του δείγματος επιτρέπει την in situ προσθήκη ενώσεων να μπλοκάρουν αυτές τις αλληλεπιδράσεις.

Σχήμα 8. Εκπρόσωπος δύναμη αποστάσεων curvers της αλληλεπίδρασης μεταξύ προβόλου-δεσμεύεται DH5a και μια επιφάνεια μαρμαρυγίας, σε ρυθμιστικό διάλυμα. Μια καμπύλη επεκταθεί παρουσιάζεται στο κόκκινο, όλα τα μπλε καμπύλες είναι καμπύλες ανάκλησης. Η αύξηση της εφαρμοζόμενης δύναμης δεν αύξησε τη μέγιστη λύειν δύναμη. Τα βέλη δείχνουν λύειν μεμονωμένες εκδηλώσεις.

Οι Εκπρόσωπος δύναμη αποστάσεων καμπύλες της DH5á-μαρμαρυγία αλληλεπιδράσεις παρουσιάζονται στο Σχήμα 8. Σε σύγκριση με την αλληλεπίδραση του προβόλου με την επιφάνεια S. cerevisiae, δεν υπάρχει ελαστική παραμόρφωση του δείγματος. Ένας αριθμός των διακριτών λύειν γεγονότα μπορεί να δει κανείς, πιθανόν αντιστοιχεί στο λύσιμο των επιμέρους στοιχείων επιφάνεια. Και πάλι, από τις καμπύλες απόσταση δύναμη μπορεί κανείς να ποσοτικοποιηθεί η μέγιστη δύναμη που απαιτείται να διαχωρίσει τα βακτήρια από την επιφάνεια, ωστόσο, κάποιος μπορεί επίσης να αρχίσει να διερευνά τις ατομικές λύειν γεγονότα.

Ιοί

Οι ιοί είναι υποχρεωτικά ενδοκυτταρικά παράσιτα που αποτελείται από ένα εξωτερικό στρώμα πρωτεΐνης που περιβάλλουν το γενετικό υλικό που αποτελείται από DNA ή RNA. Αυτό το γενετικό υλικό δεν περιέχει όλες τις πληροφορίες που απαιτούνται για την αντιγραφή, αντ 'αυτού ο ιός πρέπει να ανατρέψει το κυτταρικό μηχανισμό του κυττάρου ξενιστή για να διαδοθεί. Οι ιοί είναι εξαιρετικά μικρό, περίπου 20 nm έως 400 nm. Αυτό σημαίνει ότι ο χαρακτηρισμός του ιού δομή απαιτεί υψηλές τεχνικές επίλυσης, απεικόνισης, όπως η μικροσκοπία ατομικής δύναμης. Εδώ έχουμε είδωλό του ιού της μωσαϊκής του καπνού (TMV), ο πρώτος ιός απεικονίστηκαν με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Σχήμα 9. Διαλείπουσα εικόνες σε λειτουργία επικοινωνίας του TMV σωματίδια. Τοπογραφία (Α), φάση (Β) και εικόνες σήμα σφάλματος (Γ) της ίδιας περιοχής δείγματος παρουσιάζονται.

Τα σωματίδια TMV είχαν απορροφηθεί από μαρμαρυγία και απεικονίστηκαν με διακοπτόμενη λειτουργία επαφή. Αυτά τα σωματίδια του ιού γνωστά ως ελικοειδή capsids, όπου οι στοίβες πρωτεΐνη παλτό σε μια ελικοειδή μοτίβο γύρω από το γενετικό υλικό. Αυτή η ελικοειδής στοίβαγμα μπορεί να εξεταστεί υπό το ύψος, τη φάση και τα κανάλια το σήμα σφάλματος (Σχήμα 9). Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της χρήσης ενός BioAFM, όπως η JPK NanoWizard ® , για την εικόνα βιολογικά δείγματα, είναι ότι η απεικόνιση μπορεί να διεξαχθεί μέσα σε υγρό. Ως εκ τούτου, τα σωματίδια του ιού μπορεί να απεικονίζεται στην επιφάνεια των κυττάρων-στόχων τους, μέσα σε υγρό. Εδώ, έχουμε imaged ιού της γρίπης που συνδέονται με την επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων, σε ρευστό, με διακοπτόμενη λειτουργία επαφή. Τα σωματίδια του ιού με σαφήνεια απεικονίστηκαν στην επιφάνεια των κυττάρων.

Σχήμα 10. Η γρίπη σωματίδια του ιού που συνδέεται με την επιφάνεια ενός ερυθροκυττάρων. Η εικόνα επισκόπηση (Α) και υψηλότερη μεγέθυνση της εικόνας (Β) των ερυθρών σωματιδίων του αίματος δείχνουν επιφάνεια των κυττάρων του ιού της γρίπης (λευκό βέλος)

Συμπεράσματα

Η NanoWizard ® bioAFM είναι ιδανικό για τη μελέτη των μικροοργανισμών. Η JPK Biocell παρέχει φυσιολογικές συνθήκες χωρίς να θυσιάζει την AFM σταθερότητα ή την οπτική ποιότητα. Η σταθερότητα του μικροσκοπίου δίνει τη δυνατότητα απεικόνισης των επιμέρους πρωτεϊνικές υπομονάδες, και την πλήρη ενσωμάτωση τους σε ένα ανάστροφο μικροσκόπιο φως επιτρέπει σε ένα συνδυασμό τεχνικών μικροσκοπίας για να διεξαχθούν ταυτόχρονα. Όχι μόνο αυτή η πλατφόρμα επιτρέπει εικόνες υψηλής ανάλυσης των μικροβιακών δειγμάτων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ποσοτικοποίηση δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των οργανισμών και μια επιφάνεια ή μεταξύ του προβόλου και την επιφάνεια που σχετίζεται με μόρια.

Ευχαριστίες

Πολλές ευχαριστίες στη Δρ Τζέφρι Stear, Ινστιτούτο Max Planck για Μοριακής Κυτταρικής Βιολογίας και Γενετικής, για την E. coli και S. cerevisiae δείγματα. TMV είναι ευγενική παραχώρηση από τον Dr Michael Laue από το Ινστιτούτο Robert Koch. Οι εικόνες HPI ήταν ευγενική παραχώρηση από τον Δρ Πάτρικ Φρέντεριξ, Πανεπιστήμιο της Βασιλείας.

Πηγή: Μέσα JPK

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν την πηγή μπορείτε να επισκεφθείτε JPK Όργανα