Microscopie de l'épuisement d'émission stimulée (STED) dans la recherche

La microscopie de l'épuisement d'émission stimulée (STED) se fonde sur l'excitation réglée d'une suite d'émetteurs suivis de leur épuisement suivant pour la représentation superbe-resolved.

STED est une forme de microscopie à fluorescence (SR) de superbe-définition. La microscopie de SR a été d'inauguration pour la communauté de recherche biomédicale car elle active la représentation à haute résolution au delà de la limite de diffraction. Avant leur développement, représentation conventionnelle de large-inducteur produite tremblée, images à basse résolution qui ne pouvaient pas montrer des interactions moléculaires spécifiques. Le prix 2014 Nobel pour la chimie a été attribué à certains des scientifiques qui ont développé ces techniques.

Tout en fonctionnant à l'université de Turku en Finlande, l'enfer de Stephen et ses collègues ont développé la microscopie de STED. STED a une installation assimilée à celle d'un microscope confocal. La technique se sert d'un faisceau d'épuisement avec un endroit focal en forme d'anneau qui est superposé par un endroit focal d'excitation. Ceci active la désignation d'objectifs réglée des fluorophores et évite la fluorescence périphérique permettant à la représentation superbe-resolved d'être réalisée.

Frontières en neurobiologie

Pour des neurobiologistes, la microscopie confocale a été une agrafe pour leur recherche. La technique a un tableau immense d'applications mais en raison de son incapacité d'aller au delà de la limite de diffraction, la représentation à basse résolution a toujours été une édition avec son usage. La microscopie de STED a pu éviter la limite de diffraction et a révolutionné la représentation dans ce domaine.

Les colonnes vertébrales dendritiques dépassent des surfaces des dendrites. Elles contiennent des neurotransmetteurs et des systèmes de signalisation exigés pour la boîte de vitesses et la plasticité synaptiques. On le suppose qu'il y a un grand nombre de diversité fonctionnelle entre les colonnes vertébrales dendritiques dues au vaste assortiment des tailles et formes qui ont été observées. Cependant, la morphologie de ces colonnes vertébrales peut rapidement changer basé sur les mécanismes activité-dépendants et activité-indépendants. Le dû leur dynamisme et taille (µm de   0-2 dans la longueur), colonnes vertébrales sont meilleur observé in vivo. La représentation sous tension de cellules utilisant STED a permis aux interactions entre les colonnes vertébrales pour être dû observé ses capacités de représentation à moins de 70 nanomètre. Une étude 2010 pouvait examiner les interactions subtiles entre elles dans le cortex cérébral d'une souris vivante.

Les noeuds de Ranvier sont les régions amyéliniques des neurones. Si sains, ils tiennent compte du bouturage des potentiels d'action à des vitesses plus rapides. Le dysfonctionnement à ces régions est associé dans un grand choix de maladies et de conditions neurodegenerative affectant le système nerveux central tel que la sclérose en plaques, la rappe et les lésions de la moelle épinière. Glial et cellules d'axone sont connus pour avoir des interactions intenses aux noeuds de Ranvier. Par conséquent, ces régions sont inondées des protéines axonales et glial. Une étude 2017 pouvait observer 12 types de ces protéines et déterminer le cadrage et l'interaction entre ces protéines dans le cytosquelette des cellules glial et axonales. Avant cette étude, la structure moléculaire de ces protéines au nanoscale était inconnue. Ceci pourrait potentiellement mener aux futures études qui observent l'architecture structurelle aux noeuds de Ranvier et de son effet sur les mécanismes pathogènes des maladies neurodegenerative variées.

Représentation sous tension de cellules de la membrane de plasma

Les interactions entre les protéines et les lipides dans la membrane de plasma sont vraisemblablement essentielles pour une pléthore de procédés membrane-associés. Cependant, plusieurs des caractéristiques structurelles de la membrane de plasma sont moins de 200 nanomètre dans la taille. Par conséquent, les observations des structures variées comme des boîtiers de protéine et des radeaux de lipide ne peuvent pas être réalisé utilisant les formes conventionnelles de la microscopie. Par l'utilisation de la microscopie de STED, la protéine groupe plus petit on a observé que 70 nanomètre dans la taille.
La spectroscopie de corrélation de fluorescence (FCS) est une analyse de corrélation de variation spatiale et temporelle de l'intensité de fluorescence. Une fois appliquée à STED, elle active un réglage fin de la technique. L'utilisation de STED-FCS a tenu compte du mappage de la mobilité des analogues de lipide aux endroits multiples dans la membrane de plasma avec la représentation superbe-resolved. Ce n'aurait pas été précédemment possible car STED produirait seulement la représentation à partir de différents endroits focaux.

STED a déjà prouvé lui-même comme outil inestimable dans la biologie de neurobiologie et de membrane mais à l'avenir ses applications peuvent être trouvées plus très loin. L'utilisation de STED aidera à indiquer une pléthore de processus cellulaires et de réponses de découverte d'aide aux questions concernant des interactions de nanoscale et l'organisme structurel.

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Last Updated: Aug 23, 2018

Maryam Mahdi

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Maryam Mahdi

Maryam is a science writer with a passion for travel. She graduated in 2012 with a degree in Biomedical Sciences (B.Sc.) from the University of Manchester. Maryam previously worked in scientific education and has produced articles, videos, and presentations to highlight the association between dietary choices and cancer. She produces a range of articles for News-Medical, with a focus on microbiology and microscopy.

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