新南威尔士大学 一种能精确定位T细胞受体(粉红色)和CD45磷酸酶(绿色)的T细胞
学分:单分子科学 一种超越诺贝尔奖获奖超分辨率显微镜局限性的超精密显微镜将让科学家直接测量单个分子之间的距离
UNSW医学研究人员在单分子显微术中获得了前所未有的分辨率，可以检测完整细胞中单个分子之间的相互作用
2014年诺贝尔化学奖授予超分辨率荧光显微技术的发展，该技术为显微镜工作者提供了细胞内的第一个分子视图，这一能力为复杂的生物系统和过程提供了新的分子视角
现在，单分子显微镜的检测极限又被打破了，详情发表在最新一期的《科学进展》上
虽然已经可以用超分辨率显微镜观察和跟踪单个分子，但这些分子之间的相互作用比现有的单分子显微镜分辨的小至少四倍
“单分子显微镜的定位精度通常在20-30纳米左右的原因是，当我们检测信号时，显微镜实际上在移动
这导致了不确定性
“利用现有的超分辨率仪器，我们无法判断一种蛋白质是否与另一种蛋白质结合，因为它们之间的距离比它们位置的不确定性要短，”研究小组负责人、UNSW医学EMBL澳大利亚节点单分子科学的负责人、科学教授凯瑟琳娜·高斯说
为了解决这个问题，该团队在单分子显微镜内建立了自动反馈回路，用于检测和重新校准光路和载物台
“不管你对这台显微镜做了什么，它基本上都以低于1纳米的精度找到了回来的路
这是一台智能显微镜
高斯教授说:“它能做操作员或服务工程师需要做的所有事情，每秒钟能做12次。”
测量蛋白质之间的距离 采用本文概述的设计和方法，UNSW团队设计的反馈系统与现有显微镜兼容，并为样品制备提供最大的灵活性
“对于一个主要的成像问题，这是一个非常简单而优雅的解决方案
我们刚刚在显微镜里搭建了一个显微镜，它所做的只是对准主显微镜
高斯教授说:“我们发现的解决方案简单实用，这是一个真正的优势，因为它可以轻松克隆系统，并快速吸收新技术。”
为了证明他们的超精确反馈单分子显微镜的实用性，研究人员使用它来直接测量T细胞中信号蛋白之间的距离
细胞免疫学中一个流行的假设是，当T细胞受体靠近另一个充当制动器的分子时，这些免疫细胞保持静止状态
他们的高精度显微镜能够显示这两种信号分子实际上在活化的T细胞中彼此进一步分离，释放制动并开启T细胞受体信号
高斯教授说:“传统的显微镜技术无法准确测量如此微小的变化，因为测试T细胞和活化T细胞中这些信号分子之间的距离只有4-7纳米的差异。”
“这也显示了这些信号装置对空间分离的敏感性
为了识别像这样的调节过程，我们需要进行精确的距离测量，这就是这台显微镜所能做到的
这些结果说明了这项技术在其他方法无法实现的发现方面的潜力
" 博士后研究员
西芒·佩雷拉·科埃略和博士
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学生钟高·贝克——后来被授予博士学位
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学位——领导该系统的设计、开发和构建
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贝克还获得了院长杰出博士奖
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这项工作的论文
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