現(xiàn)可在分子尺度上看到細胞力
布羅克曼說：“這應該能夠使我們能確定如何改變細胞以改變和控制其力量。”“我們也許能夠?qū)⒓毎母鞣N機械活性與特定蛋白質(zhì)或細胞機械的其他部分聯(lián)-系起來。”
科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種新技術，使用由像螢火蟲一樣發(fā)光的發(fā)光DNA制成的工具來可視化分子水平上的細胞機械力。
《自然方法》發(fā)表了由埃默里大學化學家領導的這項工作，他們在實驗室實驗中證明了他們在人體血小板上的技術。該研究的高級作者，埃默里大學的化學教授哈立德·薩拉塔說：“我們找到了一種方法，可以利用光學成像的進展以及分子DNA傳感器來捕獲25納米的力。這種分辨率類似于登月，并觀察到雨滴撞擊地球上的湖泊表面所引起的漣漪。”“通常，光學顯微鏡不能產(chǎn)生能分辨小于光波長度(約500納米)的物體的圖像。”
幾乎每個生物過程都涉及機械成分，從細胞分裂到血液凝固再到產(chǎn)生免疫反應。Salaita說：“了解細胞如何施加力和感知力可能有助于開發(fā)針對許多不同疾病的新療法。” Salaita的實驗室是設計成像和繪制生物力學力的方法的領-導者。
該論文的di-一作者約書亞·布羅克曼(Joshua Brockman)和蘇漢泉(Hanquan Su)在薩拉泰塔實驗室擔任Emory研究生的工作。他們倆zui近都獲得了博士學位。
當細胞在特定的受體位點施加力時，連接的探針會伸展，導致其隱藏的口袋打開并釋放存儲在內(nèi)部的DNA卷須。DNA的自由浮動片段經(jīng)過工程處理，可以停靠在這些DNA卷須上。當熒光DNA-片段停靠時，它們會短暫復員，在顯微鏡視頻中顯示為靜止的光點。
研究人員將合成DNA鏈變成了分子張力探針，其中含有隱藏的口袋。探針附著在細胞表面的受體上。用熒光標記的自由漂浮的DNA-片段可作為成像儀。作為無固定的DNA專家，它們在顯微鏡視頻中產(chǎn)生了光斑。
數(shù)小時的顯微鏡視頻記錄了整個過程，然后加快速度顯示光點隨時間的變化，從而提供了細胞機械力的分子水平視圖。
研究人員使用螢火蟲類比來描述這一過程。
布拉克曼說：“想象一下，您在一個沒有月球的夜晚在一個田野里，有一棵樹看不見，因為它被漆黑了。”他畢業(yè)于*·庫爾特生物醫(yī)學工程系。佐治亞理工學院和埃默里大學，現(xiàn)在是哈佛大學的博士后。“由于某種原因，螢火蟲真的像那棵樹。當螢火蟲降落在樹的所有樹枝上和樹干上時，您可以慢慢建立起樹的輪廓圖像。如果您真的很耐心，甚至可以通過記錄螢火蟲如何隨時間改變著陸點來檢測在風中搖曳的樹枝。”
蘇說。“以高分辨率對活細胞的力成像非常有挑戰(zhàn)性。”蘇畢業(yè)于埃默里化學系，現(xiàn)在是薩拉塔伊實驗室的博士后研究員。“我們技術的一大優(yōu)勢在于它不會干擾細胞的正常行為或健康。”
他補充說，另一個優(yōu)勢是，可以以特定方式自然地彼此結(jié)合的A，G，T和C的DNA堿基可以在探針成像系統(tǒng)中進行工程設計，以控制特異性并一次繪制多個力在一個單元內(nèi)。
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