Biophysique cellulaire d'Unique-Molécule

la biophysique d'Unique-molécule est un secteur scientifique activé par des développements techniques en biochimie.

Crédit : sciencepics/Shutterstock.com

Plusieurs des questions les plus principales au sujet de la nature de la durée sont illuminées à l'écaille d'une molécule biologique unique. Les études de la biophysique d'unique-molécule combinent in vivo (en cellules sous tension) et des investigations in vitro.

Quel est différent au sujet de la biophysique d'unique-molécule ?

Contrairement aux études biophysiques en vrac, les expériences à l'écaille unique de molécule exigent des mesures des signes extrêmement faibles dans les environnements bruyants.

les études d'Unique-molécule donnent l'occasion de capter l'hétérogénéité moléculaire, plutôt qu'une moyenne de millions de molécules. Les molécules uniques existent habituellement dans les conditions multiples, et l'analyse moyenne en vrac ne peut pas sonder les conditions multiples d'un système moléculaire hétérogène.

Méthodes pour la biophysique d'unique-molécule

La plupart des technologies analytiques dans le domaine des biochimies ne sont pas assez sensibles pour trouver des réactions d'unique-molécule. Quelques techniques tôt pour des expériences d'unique-molécule comprennent la spectrométrie de masse ou l'utilisation de la technique de bride de correction pour étudier des canaux ioniques développés par Erwin Neher et Bert Sakmann. Cette méthode a été employée pour mesurer le courant réussissant en travers d'une membrane.

D'autres méthodes pilotes employées pour étudier des réactions d'unique-molécule dans un environnement d'éprouvette comprennent :

  • Microscopie à fluorescence - employée pour capter le transfert d'énergie de résonance de Förster d'unique-molécule (smFRET)
  • Brucelles optiques - utilisées pour enfermer des particules utilisant la pression de radiothérapie de laser
  • Microscopie atomique de force - utilisation de microscope de perçage d'un tunnel de lecture à la topographie de surface d'image à la précision de subnanometer.

L'étude des interactions uniques de molécule dans un système vivant présente plus d'un défi. Les expériences in vitro peuvent être réglées à un degré plus grand et avoir moins de contamination et moins de bruit dans le signe.

La première expérience définitive d'unique-molécule dans un échantillon vivant a été effectuée en 2000. Les scientifiques ont exécuté la représentation d'unique-molécule sur une membrane cellulaire utilisant la microscopie à fluorescence totale de réflexion interne (TIRF).

Depuis lors, la représentation de fluorescence a été employée pour une gamme des études d'unique-molécule, y compris compter des molécules dans des procédés biologiques ou suivre les composantes mobiles dans la cellule. Les composantes moléculaires uniques de représentation a mené aux avances dans la compréhension des structures cellulaires.

les techniques de dépistage de Non-fluorescence sont également procurables. Des techniques de balayage de microscopie (SPM) de sonde sont employées pour des études exigeant le petit groupe topographique d'une surface. Une autre technique non fluorescente est la dispersion améliorée extérieure de Raman (SERS). Cette méthode mesure de petites différences de fréquence en photons dispersés d'une surface.

Applications de la biophysique d'unique-molécule

la biophysique d'Unique-molécule est une évolution de la science biophysique en vrac. Les applications possibles comprennent le bionanotechnology, la biologie de systèmes, et la biomédecine d'unique-molécule.

Machines moléculaires vérifiantes

Dans une expérience de bionanotechnology d'unique-molécule, une molécule d'actinomyosine a été employée pour indiquer les mécanismes des machines moléculaires. L'actinomyosine est le moteur moléculaire du muscle. L'hydrolyse de l'adénosine triphosphate (ATP) fournit l'énergie pour le mouvement des filaments d'actine. Un chef de myosine sur la molécule est censé hydrolyser l'ATP.

Une sonde de lecture a été employée pour manipuler une molécule unique de myosine. En combinant cette méthode avec TIRF, les chercheurs pouvaient développer une analyse pour mesurer l'atpase individuelle et les réactions mécaniques d'une molécule unique de myosine.

Une des applications les plus puissantes de la biophysique cellulaire de molécule unique est ordonnancement de gène d'unique-molécule. l'Unique-molécule, temps réel ordonnançant (SMRT) est une technologie développée par des biosciences Pacifiques qui combine deux technologies : guides d'ondes de zéro-mode (ZMWs) et nucléotides phospholinked.

ZMWs illuminent le bas de l'bien avec une matrice d'ADN complexée avec de l'ADN polymérase. Les nucléotides phospholinked permettent l'observation du composé pendant que l'ADN polymérase synthétise une boucle neuve en temps réel. La méthode a puissant prouvé en produisant la séquence précise avec de longues longueurs relevées à la définition unique de molécule.

la biophysique cellulaire d'Unique-molécule est un inducteur dans son enfance. Les applications neuves des technologies en examen médical et sciences biologiques continuent à augmenter la connaissance des processus cellulaires au niveau moléculaire individuel.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Catherine Shaffer

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Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer is a freelance science and health writer from Michigan. She has written for a wide variety of trade and consumer publications on life sciences topics, particularly in the area of drug discovery and development. She holds a Ph.D. in Biological Chemistry and began her career as a laboratory researcher before transitioning to science writing. She also writes and publishes fiction, and in her free time enjoys yoga, biking, and taking care of her pets.

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