Superresolutiemicroscopie is een techniek waarmee onderzoekers verder kunnen kijken dan de diffractielimiet van licht. De techniek krijgt steeds meer belangstelling, vooral sinds de ontwikkelaars ervan de Nobelprijs voor Scheikunde wonnen in 2014. Door gebruik te maken van fluorescentie, Met superresolutiemicroscopie kunnen wetenschappers nu cellen en hun interne structuren en organellen observeren op een manier die nooit eerder mogelijk was.

Veel van de moleculaire complexen in cellen bestaan ​​uit meerdere eiwitten. Aangezien de huidige technieken van superresolutiemicroscopie doorgaans slechts één of twee fluorescerende kleuren gebruiken, het is moeilijk om verschillende eiwitten te observeren en de complexe architectuur en onderliggende assemblagemechanismen van de interne structuren van de cel te ontcijferen. Een nog grotere uitdaging is om de ruis te overwinnen die inherent is aan de superresolutiemethoden en fluorescerende labeling, om het volledige resolutiepotentieel te bereiken.

Wetenschappers van het laboratorium van Suliana Manley bij EPFL hebben nu beide problemen opgelost door een nieuwe methode te ontwikkelen om superresolutiebeelden te analyseren en te reconstrueren en ze opnieuw uit te lijnen op een manier dat meerdere eiwitten in een enkel 3D-volume kunnen worden geplaatst. De methode werkt met afbeeldingen die zijn gemaakt met superresolutiemicroscopie met een groot gezichtsveld, waarbij elke afbeelding honderden tweedimensionale projecties van een gelabelde structuur parallel bevat.

Elke 2D-weergave vertegenwoordigt een iets andere oriëntatie van de structuur, zodat met een dataset van duizenden views, de methode kan de 2D-beelden computationeel reconstrueren en uitlijnen in een 3D-volume. Door informatie uit een groot aantal afzonderlijke afbeeldingen te combineren, de ruis wordt verminderd en de effectieve resolutie van de 3D-reconstructie wordt verbeterd.

Met de hulp van het laboratorium van Pierre Gönczy bij EPFL, de onderzoekers testten de methode op menselijke centriolencomplexen. Centriolen zijn paren van cilindrische moleculaire assemblages die cruciaal zijn bij het helpen van de celdeling. Met behulp van de nieuwe meerkleurige superresolutie-reconstructiemethode, de onderzoekers waren in staat om de 3D-architectuur van vier eiwitten te ontdekken die cruciaal zijn voor centriolaire assemblage tijdens de biogenese van organellen.

De nieuwe aanpak maakt onbeperkte multiplexmogelijkheden mogelijk. "Met deze methode als de eiwitten in de structuur kunnen worden gelabeld, er is geen limiet aan het aantal kleuren in de 3D-reconstructie, " zegt Suliana Manley. "Bovendien, de reconstructie is onafhankelijk van de gebruikte superresolutiemethode, dus we verwachten dat deze analysemethode en software van brede interesse zullen zijn."