A microscopia de fluorescência de super-resolução pode ser usada para visualizar estruturas menores que 200 nanômetros, ou seja, abaixo do limite de difração da luz. Uma das técnicas de microscopia, chamado DNA-PAINT, foi desenvolvido por Ralf Jungmann, líder do grupo de pesquisa no MPI de Bioquímica e Professor de Física Experimental na LMU, junto com colegas. A técnica usa 'imageadores' curtos, fitas de DNA marcadas com corante que se ligam temporariamente às moléculas-alvo de maneira complementar para produzir o "piscar" necessário para a reconstrução de super-resolução das imagens.

"Recentemente, melhoramos a velocidade de aquisição tradicionalmente bastante lenta do DNA-PAINT em uma ordem de magnitude, otimizando o projeto da sequência de DNA, "diz Jungmann." No entanto, isso custou a perda da multiplexação, o que significa que várias estruturas na célula não podem ser observadas simultaneamente, "acrescentou Jungmann. A observação simultânea de várias proteínas, Contudo, é importante para a melhor compreensão das cascatas de sinalização complexas entre as células tumorais e normais.

Esta capacidade de multiplexação não era alcançável no DNA-PAINT com velocidade otimizada, como apenas uma única sequência otimizada com características de hibridização melhoradas estava disponível. "Nós nos perguntamos como permitir a imagem multiplexada e, ao mesmo tempo, aumente ainda mais a velocidade de aquisição de imagem, "diz Sebastian Strauss, primeiro autor do artigo e colega de trabalho do grupo de Jungmann.

No estudo atual, os pesquisadores apresentam um novo conceito que melhorou com sucesso a velocidade da imagem. Eles tiraram vantagem do fato de que a frequência de ligação dos sensores às suas fitas alvo é escalonada linearmente com o número de locais de ligação disponíveis. "Quanto mais sites de ligação existem, mais rápido a aquisição da imagem prossegue. Contudo, simplesmente concatenar locais de ligação levaria a sequências de encaixe indesejáveis ​​longas, reduzindo potencialmente a resolução de imagem alcançável e aumentando a ligação não específica, "diz Strauss. Para contornar esses problemas, os pesquisadores criaram motivos de sequência repetitiva, por exemplo. (TCC) n, que pode ser concatenado para fornecer locais de ligação sobrepostos, mas apenas aumentando ligeiramente o comprimento da fita. "Projetamos seis individuais, motivos de sequência periódica, que nos permite introduzir a multiplexação para DNA-PAINT com velocidade otimizada, "disse Strauss." Em combinação com as melhorias anteriores, agora podemos acelerar DNA-PAINT por um fator de 100, "acrescenta Jungmann.

Para otimizar os novos motivos da sequência e comparar suas melhorias, o grupo usou estruturas de origami de DNA, que são auto-montados, objetos de DNA de tamanho nanométrico dobrando-se autonomamente em formas predefinidas. Estas estruturas podem ser utilizadas para arranjar locais de ligação DNA-PAINT espaçados com precisão em, e. Distâncias de 5 nm. Isso permitiu aos pesquisadores avaliar as melhorias no DNA-PAINT sob condições definidas. "As novas sequências de DNA otimizadas nos permitiram resolver seis estruturas diferentes de origami de DNA, em vez de apenas uma, em apenas alguns minutos, "explica Strauss.

"Estamos entusiasmados em aplicar a agora ainda mais aprimorada velocidade de imagem no DNA-PAINT para lidar com questões biológicas. Por exemplo, marcadores tumorais anteriormente só podiam ser examinados lentamente e não claramente em um nível de molécula única. Em nosso estudo, a medição de quatro marcadores tumorais diferentes confirma uma análise rápida e precisa de suas posições e interações moleculares. Isso pode fornecer informações importantes para o desenvolvimento de medicamentos e seus mecanismos de ação, "conclui Jungmann.