고해상도 형광 현미경을 연구하는 연구자들에게 희소식은 다음과 같습니다. 최초로 생체적합성 분자 눈금자를 사용하여 최신 초해상도 현미경 방법을 교정할 수 있게 되었습니다. 최근 초고해상도 현미경의 발전으로 광학 해상도가 세포 분자의 크기와 비슷한 수 나노미터에 도달할 수 있게 되었습니다. 그러나 다중 단백질 복합체와 같은 세포 구성 요소에 대한 이 분해능을 검증하는 것은 나노 규모 거리에서 정확한 염료 라벨링이 가능한 생체분자 참조 시스템이 부족하기 때문에 어려운 일이었습니다.
독일 바이에른에 있는 Julius-Maximilians-University(JMU)의 통합 및 중개 바이오이미징을 위한 Rudolf Virchow 센터의 Gerti Beliu 박사와 Markus Sauer 교수가 이끄는 과학자 팀이 이제 전환점을 제공했습니다. 그들은 Advanced Materials 저널에 새로운 생체 적합성 분자 눈금자 PicoRulers(단백질 기반 이미징 보정 광학 눈금자)를 발표했습니다.
연구팀은 유전자 코드 확장 및 클릭 화학을 사용하여 이러한 맞춤형 분자 눈금자를 성공적으로 구축했습니다. 이는 형광 현미경 검사법에서 정확한 생체분자 참조 구조로 사용될 수 있습니다.
PicoRulers는 DNA 복제 및 복구에서 중심 역할을 하는 세 부분으로 구성된 단백질 PCNA(증식 세포 핵 항원)를 기반으로 합니다. 이 단백질은 정확한 위치에 비천연 아미노산을 도입함으로써 변형되었으며, 이를 통해 형광 염료나 다른 분자가 연결 오류를 최소화하면서 특정 단백질에 클릭될 수 있게 되었습니다.
이를 통해 연구자들은 정밀하게 정의된 세포 생체분자에 대한 최신 초해상도 현미경 방법의 해상도를 전례 없는 정밀도로 테스트할 수 있습니다.
Markus Sauer는 열정적으로 다음과 같이 말했습니다. "10나노미터 미만 수준에서 실제 생물학적 구조를 분석하는 능력은 바이오 이미징 기술의 새로운 시대를 의미합니다. 이전에 사용된 인공 거대분자와 비교할 때 우리의 PicoRulers는 생체 적합할 뿐만 아니라 실제 조건에서 비교할 수 없는 테스트 해상도 정확도를 달성합니다."
Gerti Beliu는 "이 기술의 적용 범위는 기존 현미경의 경계를 훨씬 뛰어넘습니다."라고 설명합니다. "우리의 PicoRulers는 보다 정확한 측정을 위한 도구일 뿐만 아니라 세포 내에서 발생하는 복잡한 프로세스에 대한 더 깊고 자세한 연구의 문을 열어줍니다."
장기적으로 PicoRulers의 추가 개발은 생물학 및 의료 이미징을 분자 해상도로 변화시킬 수 있습니다. PicoRuler를 사용하면 처음으로 생물학적 샘플에 대한 새로운 초해상도 현미경 방법의 분해능 잠재력을 검증하고 개선할 수 있습니다. 이는 분자 조직과 세포 내 생체 분자의 상호 작용에 대한 향후 해명을 위한 귀중한 도구가 됩니다.