En un avance técnico que podría permitir a los investigadores observar las células que actúan durante el proceso de la fotosíntesis, los científicos han desarrollado un método que amplía la capacidad de fluorescencia mediada por bio-imágenes para ver los pigmentos discretas dentro de las células vivas de las bacterias.
El método es proporcionar nuevas ideas en lo que sucede a nivel molecular durante la fotosíntesis. También se compromete a proporcionar información importante sobre el funcionamiento interno de las células, ya que participar en el proceso de la fotosíntesis de recoger la luz solar y convertirla en energía química. Esta información podría ser valiosa para ayudar a los investigadores afinar las bacterias para fines específicos, dijo Wim Vermaas, profesor en la escuela de ASU de ciencias de la vida y autor principal del informe, "En vivo hiperespectral de imagen confocal de fluorescencia para determinar la localización del pigmento y la distribución de las cianobacterias las células. "El informe fue publicado en la edición temprana en línea de esta semana de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. Los investigadores de ASU trabajaron con científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia, en Albuquerque, en el nuevo método.
"Esta es una nueva herramienta en la caja de herramientas, y uno muy bueno en eso", dijo Vermaas.
El método se basa en imágenes de fluorescencia de discernir los distintos pigmentos de las bacterias que participan en la fotosíntesis. La fluorescencia es una propiedad que algunos compuestos emiten un brillo característico cuando es excitado por longitudes de onda de luz específicas. Hasta ahora, los métodos actuales fluorescentes han tenido dificultades para discernir con pigmentos compuestos similares y las características de fluorescencia, lo que dificulta la capacidad de los investigadores para saber exactamente lo que está pasando dentro de una célula.
Microscopía de fluorescencia confocal ha demostrado ser un excelente método para localizar los pigmentos en las células, siempre que hay una escasa superposición entre los pigmentos fluorescentes espectrales diferentes. El nuevo método, las imágenes hiperespectrales de fluorescencia, en gran medida empuja los límites de esta técnica, y por separado, puede localizar los pigmentos con los espectros de fluorescencia similar.
Vermaas dijo que los investigadores emplearon un método de análisis de imagen de avanzada que se ha desarrollado en los Laboratorios Sandia.
"Este es un método de análisis que es superior a lo que los sistemas comerciales de análisis se puede hacer. Le dice que los materiales fluorescentes en la célula, lo que la fluorescencia de cada material se parece y en qué medida está presente, incluso si las propiedades de fluorescencia se parecen entre sí ", dijo Vermaas, quien es miembro del Centro de ASU de Bioenergía y Fotosíntesis .
Vermaas dijo que el estudio inicial se centró en la localización de los pigmentos en una cianobacteria, un tipo específico de bacterias de interés para el equipo. Con el método, que mostró que relacionados con la fotosíntesis, pigmentos (clorofilas, carotenoides y ficobilinas) se puede localizar en vivo en las células de la cianobacteria Synechocystis sp. PCC 6803 a través de la deconvolución de los espectros de emisión de fluorescencia en cada pequeño (0,03 micrómetros cúbicos) volúmenes por medio de imágenes hiperespectrales de fluorescencia confocal.
"El método que nos permite superar los límites de resolución de la microscopía de fluorescencia confocal, sobre todo cuando hay una mezcla de diferentes compuestos fluorescentes con espectros relativamente similares", explicó Vermaas. "En el caso específico de las cianobacterias, que permite la detección de los distintos pigmentos entre sí en la célula, y hemos sido capaces de localizar los dos fotosistemas diferentes en la celda correspondiente a los demás, junto con otros pigmentos."
Utilizando la técnica, el informe de los investigadores que los resultados obtenidos indican una composición heterogénea de las membranas de los tilacoides de las cianobacterias: emisión ficobilina fue más intensa a lo largo de la periferia de la célula, mientras que la fluorescencia de clorofila se distribuyen de manera más uniforme en toda la célula, lo que sugiere que ficobilisomas fluorescentes son más frecuentes a lo largo de los tilacoides exterior. Los carotenoides han sido frecuentes en la pared celular y también estaban presentes en los tilacoides.
Dos componentes de fluorescencia de la clorofila también se han resuelto: el componente de corta longitud de onda se originó principalmente por el fotosistema II y fue más intenso cerca de la periferia de la célula, y el componente de larga longitud de onda que se atribuye al fotosistema I, ya que desaparece en los mutantes que carecen de este fotosistema , fue de mayor intensidad en relación a los anillos interiores de los tilacoides. En conjunto, los resultados sugieren que la heterogeneidad de composición entre los anillos de los tilacoides, con los tilacoides interior enriquecido en el fotosistema I.