圣路易斯華盛頓大學(xué)的工程師們開發(fā)了一種新的成像技術(shù)，可以讓科學(xué)家們更近距離地觀察原纖維組裝——包括淀粉樣蛋白的肽堆，最明顯的是與阿爾茨海默病有關(guān)。

　　這些交叉β纖維組合也是醫(yī)學(xué)應(yīng)用中設(shè)計(jì)生物材料的有用組成部分，但它們與淀粉樣蛋白的相似性令人擔(dān)憂，淀粉樣蛋白的纏結(jié)是神經(jīng)退行性疾病的癥狀。研究人員希望了解這些肽的不同序列是如何與它們不同的毒性和功能聯(lián)系在一起的，無(wú)論是天然產(chǎn)生的肽還是它們的合成工程表親。

　　現(xiàn)在，科學(xué)家們可以足夠近地觀察原纖維的組裝，發(fā)現(xiàn)與淀粉樣蛋白相比，合成肽的堆疊方式存在顯著差異。這些結(jié)果源于華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院電氣與系統(tǒng)工程副教授馬修·盧(Matthew Lew)和生物醫(yī)學(xué)工程副教授賈伊·魯?shù)吕?Jai Rudra)之間富有成效的合作。

　　盧說(shuō):“我們?cè)O(shè)計(jì)顯微鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的納米尺度測(cè)量，這樣科學(xué)就可以向前發(fā)展。”

　　在最近發(fā)表在ACS Nano雜志上的一篇論文中，Lew及其同事概述了他們?nèi)绾问褂媚崃_河紅化學(xué)探針來(lái)點(diǎn)亮交叉β原纖維。他們的技術(shù)被稱為單分子定向定位顯微鏡(SMOLM)，利用尼羅河紅的閃光來(lái)可視化合成肽和淀粉樣蛋白形成的纖維結(jié)構(gòu)。

　　底線是:這些組件比預(yù)期的要復(fù)雜和異構(gòu)得多。這是個(gè)好消息，因?yàn)檫@意味著有不止一種方法可以安全地堆積蛋白質(zhì)。有了更好的測(cè)量和纖維組合的圖像，生物工程師可以更好地理解蛋白質(zhì)語(yǔ)法如何影響毒性和生物功能的規(guī)則，從而產(chǎn)生更有效和更少毒性的治療方法。

　　首先，科學(xué)家們需要看到它們之間的區(qū)別，這是一件非常具有挑戰(zhàn)性的事情，因?yàn)檫@些組件的規(guī)模很小。

　　盧說(shuō):“這些纖維的螺旋扭曲是不可能用光學(xué)顯微鏡，甚至是一些超分辨率顯微鏡來(lái)辨別的，因?yàn)檫@些東西太小了。”

　　利用盧實(shí)驗(yàn)室過(guò)去幾年開發(fā)的高維成像技術(shù)，他們能夠看到這些差異。

　　典型的熒光顯微鏡使用熒光分子作為燈泡來(lái)突出生物目標(biāo)的某些方面。在這項(xiàng)工作中，他們使用了其中一種探測(cè)器，尼羅河紅，作為周圍環(huán)境的傳感器。當(dāng)尼羅河紅隨機(jī)探索環(huán)境并與原纖維碰撞時(shí)，它會(huì)發(fā)出閃光，他們可以通過(guò)測(cè)量來(lái)確定熒光探針的位置和方向。從這些數(shù)據(jù)中，他們可以拼湊出工程原纖維的全貌，這些原纖維的堆疊方式與天然原纖維(如淀粉樣蛋白)非常不同。

　　他們將這些纖維組合的圖像制成了ACS Nano的封面，并由第一作者周衛(wèi)彥(Weiyan Zhou)合成，他根據(jù)尼羅河紅色指向的位置對(duì)圖像進(jìn)行了顏色編碼。最終的圖像是一個(gè)藍(lán)紅色流動(dòng)的多肽組合，看起來(lái)像一個(gè)河谷。

　　他們計(jì)劃繼續(xù)開發(fā)諸如SMOLM之類的技術(shù)，以開辟納米尺度上研究生物結(jié)構(gòu)和過(guò)程的新途徑。

　　“我們看到了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法看到的東西，”盧說(shuō)。

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