BioScope katalista para sa High Resolution AFM Imaging ng Biomolecules

Sa pamamagitan ng AZoNano editor

Talaan ng nilalaman

Panimula

Ang BioScope katalista kasama optical mikroskopya ay nagbibigay ng mga buhay science mananaliksik ng isang pagkakataon upang pag-aralan ang mga biological species sa isang malawak na hanay ng mga kaliskis ng laki. Ang BioScope katalista ay advanced engineering at makina katatagan, kaya mataas na resolution tatlong-dimensional na imahe ng solong biomolecules at biomolecular mga kumplikadong kaayusan ay maaaring makuha. Ang imaging na isinasagawa gamit ang BioScope katalista ay nagbibigay ng data sa iisang antas ng cell sa pamamagitan ng paglalarawan sa mga nucleic acids at proteins at membranes, atbp

Atomic Force mikroskopya

Ang atomic Force mikroskopya (AFM) na pamamaraan ay nagbibigay ng mataas na resolution imaging sa nanoscale resolution ng isang tatlong-dimensional na istraktura nang walang paglamlam o patong sa sample. Kaya, ang mga marka ng AFM sa maraming iba pang mga pamamaraan sa pamamagitan ng pagpayag sa mga pag-aaral ng mga biomolecules at mga parameter ng mga biological na proseso sa ang proseso site mismo at pagkuha ng mga real readings oras. Ang katalista AFM BioScope ay maaaring gamitin sa mga ilaw mikroskopya pamamaraan upang magbigay ng optically guided nabigasyon ng probe at paglikha ng mga malinaw na imahe na correlating ang AFM at optical data ng imahe. Live cell ay aral sa pamamagitan ng paggamit ng ang BioScope katalista kasama ang pinakamalaking sarado loop, XY scan hanay; ang mga resulta ay lubos na tumpak . Ang mga resulta ay isinalarawan sa Figure 1.

(A)

(B)

Figure 1. (A) Nakarehistro na overlay ng imahe ng isang dalawang-channel laser confocal-scan ang pag-ilaw mikroskopya imahe at AFM topographiya imahe ng mga cell fibroblast na may label na Alexa Fluo 546 Phalloidin (pula) at DAPI (bughaw). Ang BioScope katalista MIRO software ay nagbibigay-daan sa registration ng isang optical na larangan ng view sa lugar ng AFM scan. Optical imahe ay maaaring pagkatapos ay gagamitin upang mag-navigate ang AFM probe sa isang rehiyon ng interes upang maisagawa ang mataas na resolution AFM imaging at / o lubos na sensitive lakas sukat. (B) Rehiyon ng interes na nakuha mula sa overlay ng imahe na nagpapakita ng sang-ayon AFM at pag-ilaw data channels. Confocal pag-ilaw mga imahe ay nakuha sa isang Leica SP5 confocal sistema at gamit ang isang 40x layunin ng pagsasawsaw ng langis. AFM mga imahe ay nakuha sa isang BioScope katalista na pinatatakbo sa mode ng contact sa buffer solusyon gamit ang MLCT probes AFM (k ~ 0.01N / m).

Ang advance na makina katatagan at engineering ng katalista BioScope ginagawang angkop sa pag-aaral species biomolecular din. Nagbibigay ng pare-pareho mga resulta kahit na kapag ginamit sa isang inverted optical mikroskopyo, tulad ng ipinapakita sa Figure 2.

Figure 2. A 1ìm Imahe Phase ng isang C60H122 alkane. C60H122 ay spincast papunta sa isang HOPG substrate sa mga nagresultang ultra-manipis na layer ng alkane exhibiting isang lamellar istraktura ~ 7.5nm sa lapad at ~ 0.4nm sa taas. Mga imahe ay nakuha sa isang BioScope katalista AFM pinatatakbo sa pagpindot Mode sa paggamit ng FESP probes AFM (k ~ 3N / m).

Nucleic Acids

Ang pag-aaral ng istraktura at likas na katangian ng deoxyribonucleic acid (DNA) ay mahalaga sa pag-unawa ng ang naka-imbak genetic code na kung saan ay lubos na helpful sa genetic-kaugnay na sakit pananaliksik. Ang AFM-based imaging ay kaya ng pagbibigay ng intermolecular mga data sa pakikipag-ugnayan ng DNA sa real time sa pamamagitan ng paglikha ng isang malapit na physiological kapaligiran. Para sa imaging, ang mga negatibong mga strands ng DNA ay adsorbed sa pamamagitan ng sariwa hiwa ibabaw mika na kung saan ay alinman sa sisingilin sa pamamagitan ng ^{divalent cations} (Ni ^{+ + o} Mg + +) o chemically binago sa pamamagitan ng positibong sisingilin silane (APS -mika). Ang AFM imahe ng DNA ang mga molecule ay ipinapakita sa Figure 3. Ang maliit na dami ng daloy ng cell ng katalista BioScope nagbibigay ng isang kaaya-aya na kapaligiran para sa pagmamasid ng mga molecule na nangangailangan lamang ng maliit na dami ng mga sample at pumapasok at labasan ports padaliin madaling fluid exchange. Ang tugatog Force pagpindot sa pamamaraan kasama sa ScanAsyst ay may karagdagang pinabuting ang kalidad ng imaging at pagbibigay ng pare-pareho mga resulta sa katalista. Figure 3 nagpapakita ng mga data na nakuha gamit ang pamamaraan sa pag -tap ng pf sa katalista BioScope.

Figure 3. Tatlong-dimensional na imahe ng topographiya ng pUC plasmid DNA na adsorbed papunta sa isang substrate mika. Ang mga indibidwal na strands ng DNA ay malinaw na makikita laban sa background mika. Mga imahe ay nakuha sa isang BioScope katalista AFM pinatatakbo sa PeakForce na pag-tap sa buffer solusyon gamit ^ang ScanAsyst fluid + AFM probes (k ~ 0.7N / m). Image XY-Scale = 2ìm.

Proteins

Mga protina molecule ay mahalaga para sa ipinaguutos ang biological na proseso, ang direktang pagmamasid ng na throws ilaw sa kaugnayan sa pagitan ng mga istraktura at pag-andar ng mga biomolecules. Virus ay mahalagang umiiral sa loob ng shell ng isang protina na tinatawag na capsid, ito ay sumasaklaw sa viral DNA. Kapag host ay natagpuan ang DNA ng virus ay inilabas at multiplies ito sa pagkalat ng impeksiyon. Virus ay nauuri base sa capsid istraktura na maaaring aral sa detalye sa pamamagitan ng AFM imaging. Figure 4B nagpapakita ang istraktura ng herpes Simplex Virus na nakuha sa pamamagitan ng AFM imaging tapos sa katalista BioScope .

Figure 4. (A) elektron mikrograp Pagkakahawa ng isang herpes Simplex Virus capsid. Imahe kagandahang-loob ng Wouter Roos, Vrije Universiteit, Amsterdam, Netherlands (Reprinted na may pahintulot Source:....... Roos et al, Proc Natl Acad Sci USA, 2009, Vol 106, 9673-78) (B) Isang 250nm AFM topographiya imahe sa isang solong herpes simplex virus capsid. Ang aayos ng mga molecule ng protina bilang 3-dimensional na subunits sa ibabaw ng capsid, na kilala bilang mga capsomeres, ay malinaw na nakikita sa imahe AFM. AFM mga imahe ay nakuha sa BioScope katalista na pinatatakbo sa PeakForce tap mode sa mga kondisyon ng buffer at paggamit ng likido ng ScanAsyst + AFM probes (k ~ 0.7N / m). Sample ng kagandahang-loob ng Wouter Roos at Gijs Wuite, Vrije Universiteit, Amsterdam, Netherlands.

Ang AFM imaging ay partikular na kapaki-pakinabang sa pag-aaral ng mga virus na exhibiting abnormal pagpupulong o pagsasama-sama. Ito ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon para sa pananaliksik na may kaugnayan sa Alzheimer at Parkinson ng sakit. Figure 5 ay nagpapakita kung paano ang mga resulta sa AFM imaging sa BioScope katalista sa A-A fibers na may kaugnayan sa Alzheimer ng ​​sakit, na nagbibigay ng mga detalye sa istraktura at nanomechanical mga katangian ng hibla. Mga mananaliksik ay partikular na naghahanap para sa pakikipag-ugnayan ng proteins amyloid (ipinapakita sa Figure 5C) sa cell buhay.

Figure 5. PeakForce QNM mga imahe ng mga fibers ng amyloid adsorbed papunta sa isang sariwa cleaved ibabaw ng mika. (A) topographiya mga imahe na ihayag ang ilan sa ang fibers upang magkaroon ng isang baluktot na istraktura (bughaw na mga arrow) habang ang iba ay hindi (red arrow). (B) Ang mga Modulus data at ang (C) pagpapapangit data channels ay nakuha nang sabay-sabay sa imahe topographiya. Ang mga imahe na ito ay ipahiwatig amyloid ang magkaroon ng isang mas mababang modulus (mas kulay scale) at correspondingly, ang isang mas mataas na antas ng pagpapapangit (layter kulay scale) sa ang batayan substrate mika. Din Ito ay sinusunod na ang mga baluktot na amyloid fibers ay may isang bahagyang mas mababang halaga modulus kumpara sa mga fibers na hindi baluktot (yan baluktot fibers lumitaw bahagyang mas kaysa sa tuwid na mga fibers sa imahe sa modulus). Mga imahe ay nakuha sa isang BioScope katalista na pinatatakbo sa PeakForce tap mode gamit ang ScanAsyst probes AFM (k ~ 0.4N / m). Sample kagandahang-loob ng Xingfei Zhou, Ningbo University, China.

Figure 6 ay nagpapakita kung paano ang perpyusyon entablado pagpapapisa ng mga itlog (PSI) sa katalista BioScope nagbibigay ng ang karapatan na kapaligiran para sa mga eksperimento. Ang katalista AFM BioScope , ang PSI at ang MIRO software magbigay ng komprehensibong mga data para sa pagtatasa ng hibla ng amyloid.

Figure 6. Setup ng BioScope katalista perpyusyon entablado pagpapapisa ng mga itlog (PSI). (1) Ang PSI Ang ay sumusuporta sa mga karaniwang pinggan sa ilalim ng glass Petri para sa pagkakatugma na may mataas na mga layunin Na. (2) Ang daloy ng diffuser namamahala ang daloy ng likido sa laminar fashion sa buong lugar ng sample, tinitiyak kahit fluid exchange at isolating ng ingay mula sa mga likido na pumapasok at labasan. (3) Ang salansan ng perpyusyon stabilizes ang Petri ulam at nakapaloob hindi kinakalawang na asero pumapasok at umaagos ang mga tubes na sa thermal contact sa entablado pagpainit sa painitin muna ang papasok na likido at gas. (4) Ang isang seal ng malas ng silicone sa pagitan ng mga Petri ulam at may-ari ng probe, pagbabawas ng pagsingaw at nagpapahintulot sa control ng gas espasyo sa itaas ng mga likido. (5) Ang dalubhasang may-ari ng probe sa PSI ay naglalaman ng isang temperatura sensor para sa lokal na pagsubaybay sa temperatura. Ang karapatang-side na imahe ay nagpapakita ng ganap na binuo ang PSI kasama ang pag-init ng sample ng entablado sa katalista AFM BioScope.

Membranes at lamad Proteins

Membranes Cell encapsulate ng mga cell na kumikilos bilang isang separating layer sa pagitan ng mga cell. Mayroon silang maraming mga function tulad ng pinapanatili ang cytoskeleton sa lugar, na nagbibigay ng hugis sa mga cell at padaliin ang transportasyon ng materyal mula sa at sa sa mga cell. Ang pag-aaral ng membranes ay isang bit kumplikado dahil sa ang mga hydrophobic domain sa buong ang lamad. Ang hamon na namamalagi sa pag-aaral ang mga proteins lamad walang kita ang katutubong kapaligiran lamad. AFM address na ito hamon kung saan ang mga pag-aaral ay maaaring isagawa sa ang likido sa ilalim ng mga kondisyon na katulad ng sa physiological mga kondisyon. AFM maaaring magbigay ng mga imahe ng live na mga cell na nagbibigay ng mataas na resolution na imahe ng mga cell membranes at ang istraktura. Figure 7A ay ipinapakita ang mga imahe ng bacterial na lamad sa isang substrate mika AFM. Isang dalawang-dimensional na mala-kristal na sala-sala ng istraktura na tinatawag na ang S-Layer ay ipinapakita; layer na ito ay nagbibigay sa makina at kemikal na proteksyon sa cell. Ang AFM imahe din exhibits maliit periodicities sa sala-sala S layer, na kung saan ay kapaki-pakinabang para sa biometric at nanotechnological application.

Figure 7. (A) AFM phase imahe ng bacterial S-layer mula sa E. coli . Ang bacterial membranes ay excised mula sa mga cell at ang lamad patch immobilized papunta sa isang sariwa cleaved ibabaw ng mika. Ang sala-sala pattern na nabuo sa pamamagitan ng S-layer proteins ay malinaw na malinaw sa imahe ng phase at ay sinusunod upang magkaroon ng isang paminsan ng ~ 18nm. (B) High-resolution na imahe ng ang S-layer paminsan sala-sala na sinusunod sa isang lamad ng patch. Mga imahe ay nakuha sa isang BioScope katalista na pinatatakbo sa TappingMode sa mga kondisyon ng buffer na gamit ang SNL probes AFM (k ~ 0.32N / m). Sample ng kagandahang-loob ng Hans Oberleithner, Institute para sa pisyolohiya II, University of Muenster, Germany.

Konklusyon

AFM ay kapaki-pakinabang sa pagbibigay ng mga high-resolution na imahe ng molecule sa isang antas ng cell sa biomolecular pananaliksik. Ang BioScope katalista kasama ang AFM ay nagbibigay ng pagkakataon upang pag-aralan ang DNA, proteins at cell membranes.

Bruker

Bruker Nano ay nagbibigay ng mga atomic Force mikroskopyo / scan ng mikroskopyo ng Probe ( AFM / SPM) produkto na tumayo mula sa iba pang komersiyal magagamit system para sa kanilang matatag na disenyo at kadalian ng mga gamitin , habang ang pagpapanatili ng pinakamataas na resolution. Ang mga NANOS pagsukat ulo, na kung saan ay bahagi ng lahat ng aming mga instrumento, employs ng isang natatanging hibla-mata interferometer para sa pagsukat ng konsol pagpapalihis, na ginagawang setup compact na ito ay hindi mas malaki kaysa sa isang karaniwang layunin ng pananaliksik mikroskopyo.

Ang impormasyong ito ay sourced, masuri at iniangkop mula sa mga materyales na ibinigay sa pamamagitan ng Bruker AXS .

Para sa karagdagang impormasyon sa pinagmulan mangyaring bisitahin ang AXS Bruker .