Catalyst Bioscope per immagini ad alta risoluzione AFM di Biomolecole

Di Editors AZoNano

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Introduzione

Il Catalyst Bioscope insieme a microscopia ottica fornisce ai ricercatori delle scienze della vita l'opportunità di studiare le specie biologiche su una vasta gamma di scale di grandezza. Il Catalyst Bioscope ha avanzati di ingegneria meccanica e stabilità, e quindi ad alta risoluzione di immagini tridimensionali di singole biomolecole e biomolecolari strutture complesse possono essere ottenute. L'imaging effettuato utilizzando i Catalyst Bioscope fornisce dati a livello di singola cellula mediante la caratterizzazione in acidi nucleici e proteine ​​e le membrane, ecc

Microscopia a forza atomica

La microscopia a forza atomica (AFM) tecnica fornisce imaging ad alta risoluzione a risoluzione nanometrica di una struttura tridimensionale senza macchiare o rivestimento del campione. Così, AFM punteggi più molte altre tecniche, consentendo studi di biomolecole e dei parametri dei processi biologici nel sito stesso processo e tenendo letture in tempo reale. Il Bioscope Catalyst AFM può essere utilizzato con tecniche di microscopia ottica per fornire navigazione ottica guidata della sonda e la creazione di immagini chiare correlando i dati di immagine AFM e ottica. Cellule vive sono state studiate utilizzando il Catalyst Bioscope insieme il più grande circuito chiuso, XY gamma di scansione, i risultati sono stati molto accurati. I risultati sono illustrati nella Figura 1.

(A)

(B)

Figura 1. (A), sovrapposizione di immagini di registrazione di un due canali confocale a scansione laser e microscopia a fluorescenza immagine topografia immagine AFM di cellule di fibroblasti etichettati con Alexa Fluo 546 falloidina (rosso) e DAPI (blu). Il software Catalyst Bioscope MIRO consente la registrazione di un campo di vista ottico l'area di scansione AFM. Immagini ottiche può quindi essere utilizzata per navigare la sonda AFM ad una regione di interesse per eseguire l'imaging ad alta risoluzione AFM e / o misure di forza altamente sensibili. (B) Regione di interesse ottenuto dalla sovrapposizione di immagini che mostra correlata AFM e dati di fluorescenza canali. Confocale immagini di fluorescenza sono stati ottenuti con un sistema Leica SP5 e confocale utilizzando un obiettivo 40x immersione in olio. Immagini AFM sono stati ottenuti con un catalizzatore Bioscope operante a contatto in una soluzione tampone con MLCT sonde AFM (k ~ 0.01N / m).

La stabilità meccanica avanzata e l'ingegneria dei Catalyst Bioscope lo rende adatto per studiare le specie biomolecolari anche. Esso fornisce risultati coerenti, anche se utilizzato con un microscopio ottico invertito, come mostrato nella Figura 2.

Figura 2. Un'immagine fase 1IM di un alcano C60H122. Il C60H122 è spincast su un substrato HOPG con la conseguente ultra-sottile strato alcano esibendo una struttura lamellare 7.5nm ~ ~ di larghezza e 0,4 Nm in altezza. Immagini sono state acquisite su un Bioscope Catalyst AFM operato in tapping mode utilizzando FESP sonde AFM (k ~ 3N / m).

Gli acidi nucleici

Studiare la struttura e la natura di acido desossiribonucleico (DNA) è di vitale importanza per comprendere il codice memorizzato genetico che è estremamente utile per la ricerca genetica correlata malattia. AFM-based imaging è in grado di fornire dati di interazione intermolecolare del DNA in tempo reale, creando un ambiente vicino fisiologico. Per l'imaging, i filamenti di DNA negativi sono assorbiti dalla superficie mica appena tagliata, che può essere praticati da cationi bivalenti (Ni ^{+ +} o Mg ^{+ +)} o chimicamente alterato da silano carico positivamente (APS-mica). Le immagini AFM di molecole di DNA sono mostrati in Figura 3. La piccola cella di flusso di volume del Catalyst Bioscope fornisce un ambiente favorevole per l'osservazione delle molecole che necessitano solo piccole quantità di campione e di entrata e di uscita facilitare lo scambio facile fluido. La Forza di picco Tapping tecnica con ScanAsyst ha ulteriormente migliorato la qualità delle immagini e fornire risultati coerenti con il Catalyst. La figura 3 mostra i dati ottenuti con il metodo PF Toccando il Catalyst Bioscope .

Figura 3. Tridimensionale immagine topografia di pUC DNA plasmidico adsorbito su un substrato di mica. I singoli filamenti di DNA sono ben visibili sullo sfondo mica. Immagini sono state acquisite su un Bioscope Catalyst AFM operato in PeakForce Tapping in una soluzione tampone con Fluid ScanAsyst ⁺ sonde AFM (k ~ 0.7N / m). Immagine XY-Scala = 2ìm.

Proteine

Molecole di proteine ​​sono importanti per regolare i processi biologici, l'osservazione diretta di che getta luce sul rapporto tra struttura e funzione di biomolecole. I virus esistono essenzialmente all'interno di un involucro proteico chiamato capside, che copre il DNA virale. Una volta che un ospite si trova il DNA del virus viene rilasciato e si moltiplica per diffondere l'infezione. I virus sono classificati in base alla struttura del capside, che possono essere studiate in dettaglio attraverso immagini AFM. Figura 4B mostra la struttura del virus herpes simplex ottenuto imaging AFM fatto con il Catalyst Bioscope .

Figura 4. (A) al microscopio elettronico di trasmissione di un capside del virus Herpes Simplex. Immagine gentilmente concessa da Wouter Roos, Vrije Universiteit, Amsterdam, Paesi Bassi (Ristampato con il permesso Fonte:....... Roos et al, Proc Natl Acad Sci USA, 2009, Vol. 106, 9673-78) (B) Un 250nm AFM immagine topografia di un singolo herpes simplex capside del virus. La disposizione delle molecole proteiche come 3-dimensionale subunità sulla superficie del capside, noto come capsomeres, è chiaramente visibile nell'immagine AFM. Immagini AFM sono stati ottenuti sul Catalyst Bioscope operato in PeakForce Tapping modalità in condizioni di buffer e l'utilizzo di fluidi ScanAsyst + sonde AFM (k ~ 0.7N / m). Cortesia campione di Wouter Roos e Gijs Wuite, Vrije Universiteit, Amsterdam, Olanda.

Imaging AFM è particolarmente utile nello studio dei virus espositrici montaggio anormale o di aggregazione. Questo fornisce informazioni vitali per la ricerca legati al morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson. La Figura 5 mostra come i risultati di imaging AFM con il Catalyst Bioscope su A-â fibre per la malattia di Alzheimer, fornendo dettagli sulla struttura e le proprietà nanomeccaniche della fibra. I ricercatori stanno cercando specificamente per l'interazione delle proteine ​​amiloidi (Figura 5C) nelle cellule viventi.