由光学学会 研究人员开发了一种显微镜技术，可以测量单个分子的位置和方向，并将其用于研究淀粉样蛋白聚集体的结构细节
淀粉样蛋白聚集体网络的单分子定位显微图像
显示尼罗红与淀粉样蛋白表面结合方向的图像，根据每个结合点内测量的平均方向进行颜色编码
(c-g)在(b)的白盒中沿原纤维骨架定位的个体取向测量
根据估计角度的方向对线条进行定向和颜色编码
水平白色标尺是长度标记，1微米(a)、(b)和100纳米(f)、(g)
信用:天本丁、吴婷婷、马修D
圣路易斯华盛顿大学卢
路易斯（号外乐团成员） 神经退行性疾病，如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症，通常伴有大脑中的淀粉样蛋白聚集或错误折叠
一种新开发的测量单个分子取向的技术首次使光学显微镜能够用于揭示这些有问题的蛋白质结构的纳米级细节
圣路易斯华盛顿大学的研究人员
路易斯在光学学会杂志《光学》上描述了他们的新方法
“神经退行性疾病，如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症，是全世界死亡的主要原因，”丁天本说，他是这篇新论文的第一作者
“我们希望我们的单分子定向成像方法能够为淀粉样结构提供新的见解，并可能有助于这些疾病的有效治疗方法的未来发展
" 大脑中的生物和化学过程是由复杂的运动和分子间的相互作用驱动的
尽管大多数淀粉样蛋白可能是无毒的，但即使是少数的错误折叠也可能最终杀死许多神经元
“我们需要能够观察生命系统中这些分子运动的成像技术来理解疾病的基本生物学机制，”马修·D解释说
卢，研究小组组长
“淀粉样蛋白和朊病毒型疾病，如阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和糖尿病，是我们这项技术的第一个目标，但我们也看到它在许多其他领域的应用
" 选择最佳显微镜 卢的实验室开发了几种单分子超分辨率显微镜方法，可以测量附着在单个蛋白质上的荧光分子的方向和位置
取向信息不仅通过测量样品中荧光的位置来获得，还通过测量光的特性来获得，例如偏振，这在大多数其他显微镜方法中通常被忽略
在他们的Optica文章中，研究人员描述了他们设计的一种性能指标，以表征各种显微镜测量荧光分子方向的灵敏度
使用新的性能指标，研究人员发现，将荧光分成两个偏振通道(x和y)的显微镜提供了卓越和实用的方向测量
这项工作的第一作者之一吴婷婷说:“我们开发的度量标准计算特定显微镜设计的性能比以前快1000倍。”
“通过测量与淀粉样聚集体结合的单个分子的方向，选定的显微镜使我们能够描绘出标准定位显微镜无法检测到的淀粉样结构组织的差异
" 由于荧光探针和淀粉样蛋白表面之间没有人工联系，探针与淀粉样蛋白表面的结合方向传达了淀粉样蛋白本身是如何组织的信息
研究人员量化了每次荧光分子附着在淀粉样蛋白上时，荧光分子的方向是如何变化的
这些结合行为的差异可归因于淀粉样聚集体之间的结构差异
因为这种方法提供了单分子信息，研究人员可以观察淀粉样结构之间的纳米级差异，而无需平均局部特征的细节
长期学习的机会 丁说:“我们计划将这种方法扩展到监测淀粉样结构内部和之间的纳米级变化，因为它们需要几个小时到几天的时间来组织。”
“对淀粉样蛋白聚集体的长期研究可能揭示淀粉样蛋白是如何组织的，以及它们生长或自发溶解的速度有多快之间的新联系
" 研究人员指出，他们用于定向定位显微镜的装置由商业上可获得的部件组成，任何进行单分子超分辨率显微镜检查的人都可以使用这些部件
他们的分析代码可以在https://github上找到
com/Lew-Lab/RoSE-O
“在光学显微镜和成像方面，科学家和工程师一直在推动成像的边界更快，探测更深，分辨率更高，”卢说
“我们的工作表明，人们可以通过关注分子取向来阐明生物学的基本过程，分子取向可以揭示传统显微镜无法观察到的生物学内部工作细节
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