生体分子の高分解能AFMイメージングのためのビオスコープ触媒

AZoNano編集者

はじめ

ビオスコープ触媒の光学顕微鏡と一緒には、生命科学の研究者に大きさのスケールの広い範囲で生物種を研究する機会を提供します。ビオスコープ触媒は、高度なエンジニアリングと機械的安定性を有し、したがって、単一の生体分子や生体分子の複雑な構造の高分解能三次元画像を得ることができます。使用して実施したイメージングビオスコープCatalystは核酸とタンパク質と膜などに特性評価することで、単一細胞レベルでのデータを提供します。

原子間力顕微鏡

原子間力顕微鏡（AFM）技術は、染色や塗装サンプルなしで3次元構造のナノスケール分解能での高分解能イメージングを提供します。このように、AFMプロセスのサイト自体での生物学的プロセスの生体分子とのパラメータの試験を可能にし、リアルタイムの測定値をとることにより、多くの他の技術よりも得点。ビオスコープ触媒AFMはプローブとAFMと光学像のデータを相関させる明確なイメージを作成するの光学的にガイド付きナビゲーションを提供するために、光学顕微鏡技術を使用することができます。生細胞を用いて検討したビオスコープCatalystの最大の閉ループ、XYスキャン範囲と一緒にして、結果は非常に正確でした。結果を図1に示します。

（）

（B）

図1。アレクサフルオ546ファロイジン（赤色）およびDAPI（青）で標識された線維芽細胞の蛍光顕微鏡像とAFMトポグラフィーの画像をスキャンする2チャンネル共焦点レーザーの（）登録画像のオーバーレイ。ビオスコープ触媒MIROのソフトウェアは、AFMのスキャン領域に光学視野の登録が可能になります。光学画像は高分解能AFMイメージングおよび/または高感度力の測定を実行するための関心領域にAFMプローブを移動するために使用することができます。相関AFMと蛍光のデータチャネルを示すイメージオーバーレイから得られる利益の（B）地域。共焦点蛍光画像は、ライカSP5共焦点システムで取得し、40倍の油浸対物レンズを使用していた。 AFM像は、MLCT AFMプローブ（K〜0.01N / m）を用いて緩衝液中で接触モードで動作ビオスコープ触媒が得られた。

の高度な機械的安定性と工学ビオスコープCatalystはまた、生体分子種を勉強するにも適しています。図2に示すように、それは、倒立型光学顕微鏡で使われていたとしても一貫性のある結果を提供します。

図2。C60H122のアルカンの1ìm位相画像。 C60H122は〜幅で7.5nmのラメラ構造を示す結果として、極薄アルカン層とHOPG基板上にspincastであり、高さは0.4nm〜を。画像は映画館のCatalyst AFMで取得したFESP AFMプローブ（K〜3N / m）を使用してタッピングモードで動作。

核酸

デオキシリボ核酸（DNA）の構造と性質を研究することは遺伝的に関連する疾患の研究に非常に役立つ格納されている遺伝子コードを理解する上で不可欠です。 AFMベースのイメージングに近い生理的な環境を作成することにより、リアルタイムにDNAの分子間相互作用のデータを提供することが可能です。イメージングのために、負のDNA鎖がどちらかの二価カチオンによって充電される新鮮なカット雲母表面に吸着されている（ニッケル^{+ +}やMg ^{+ +）}または化学（APS -マイカ）正に帯電したシランによって変更。 DNA分子のAFM像を図3に示されています。少量のフローセルビオスコープCatalystは簡単な流体の交換を容易にするサンプルと入口ポートと出口ポートのごく少量を必要とする分子を観察するための環境整備を提供します。 ScanAsystとともにピークフォースタッピングテクニックは、さらに画像品質を改善し、Catalystで一貫性のある結果を提供しています。図3は、上PFタッピング法を用いて得られたデータを示していますビオスコープ触媒を。

図3。マイカ基板上に吸着したpUC系プラスミドDNAの三次元トポグラフィ画像。個々のDNA鎖は、マイカの背景にはっきりと見える。画像は、Catalyst AFMはScanAsyst流体を用いた緩衝液中でタッピングPeakForceで動作ビオスコープ⁺ AFMプローブ（K〜0.7N / m）を取得した。画像XYスケール= 2ìm。

タンパク質

タンパク質分子は、生物学的プロセスを調節するための生体分子の構造と機能の関係に光をスローするの直接観察が重要です。ウイルスは基本的にキャプシドと呼ばれるタンパク質の殻の内部に存在し、これはウイルスのDNAをカバーしています。ホストが検出されるウイルスのDNAが解放され、それが感染を広めるために乗算される。ウイルスは、AFMイメージングを通して詳細に検討することができますカプシド構造に基づいて分類されます。図4Bは、で行わAFMイメージングによって得られる単純ヘルペスウイルスの構造を示していますビオスコープ触媒を。

図4単純ヘルペスウイルスのカプシドの（）透過型電子顕微鏡写真。ワウルースの画像提供、Vrije大学、アムステルダム、オランダ（許可を得て転載ソース：。。。。。。。ルースら、Proc Natl ACAD科学、アメリカ、2009年、巻106、9673〜78）（B）250nm AFM単一のヘルペスの地形の画像は、ウイルスキャプシドを単純。 capsomeresとして知られているキャプシドの表面の3次元サブユニットとしてのタンパク質分子の配列は、明らかにAFM像で表示されます。 AFM像をPeakForceはバッファー条件でモードをタップするとScanAsyst流体+ AFMプローブ（K〜0.7N / m）を使用して運営する映画館の触媒で得られた。ワウルースとハイスWuite、Vrije大学、アムステルダム、オランダのサンプルの礼儀。

AFMイメージングは、異常なアセンブリまたは凝集を示すウイルスの研究では特に便利です。これは、アルツハイマー病やパーキンソン病に関連する研究のための重要な情報を提供します。図5は、とどのようにAFMイメージングの結果を示しています。ビオスコープ触媒構造の詳細と繊維のナノ機械特性を提供する、アルツハイマー病に関連する- Aの繊維上に。研究者は、特に生きた細胞内のアミロイド蛋白質（図5Cに示されている）の相互作用を求めています。