p As proteínas, em sua maioria, não funcionam isoladamente, mas formam complexos maiores, como as máquinas moleculares que permitem que as células se comuniquem umas com as outras, movem cargas em seus interiores ou replicam seu DNA. Nossa capacidade de observar e rastrear cada proteína individual dentro dessas máquinas é crucial para nosso entendimento final desses processos. Ainda, o advento da microscopia de super-resolução que permitiu aos pesquisadores começar a visualizar moléculas próximas posicionadas ou complexos moleculares com resolução de 10-20 nanômetros não é poderoso o suficiente para distinguir características moleculares individuais dentro desses complexos densamente compactados. p Uma equipe do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia de Harvard liderada pelo membro do corpo docente Peng Yin, Ph.D., tem, pela primeira vez, foi capaz de distinguir características distantes apenas 5 nanômetros umas das outras em um densamente compactado, estrutura molecular única e para alcançar a resolução mais alta até agora em microscopia óptica. Relatado em 4 de julho em um estudo em Nature Nanotechnology , a tecnologia, também chamado de "imagem molecular discreta" (DMI), aprimora a plataforma de microscopia de super-resolução com nanotecnologia de DNA da equipe com um conjunto integrado de novos métodos de imagem.

p Ano passado, a oportunidade de capacitar pesquisadores com microscopia de super-resolução de baixo custo usando tecnologias baseadas em DNA-PAINT levou o Wyss Institute a lançar seu spin-off Ultivue Inc.

p "A resolução ultra-alta do DMI avança a plataforma DNA-PAINT um passo adiante em direção à visão de fornecer a visão definitiva da biologia. Com este novo poder de resolução e a capacidade de se concentrar em características moleculares individuais, O DMI complementa os métodos atuais de biologia estrutural, como cristalografia de raios-X e microscopia crioeletrônica. Ele abre um caminho para os pesquisadores estudarem conformações moleculares e heterogeneidades em complexos de múltiplos componentes únicos, e fornece um fácil, método rápido e multiplexado para a análise estrutural de muitas amostras em paralelo ", disse Peng Yin, que também é professor de Biologia de Sistemas na Harvard Medical School.

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p Tecnologias DNA-PAINT, desenvolvido por Yin e sua equipe são baseados na ligação transitória de duas fitas curtas de DNA complementares, um sendo ligado ao alvo molecular que os pesquisadores pretendem visualizar e o outro ligado a um corante fluorescente. Ciclos repetidos de ligação e desconexão criam um comportamento de piscar muito definido do corante no local alvo, que é altamente programável pela escolha de fitas de DNA e agora foi explorado pelo trabalho atual da equipe para obter imagens de resolução ultra-alta.

p "Aproveitando ainda mais os principais aspectos subjacentes às condições de intermitência em nossas tecnologias baseadas em DNA-PAINT e desenvolvendo um novo método que compensa movimentos minúsculos, mas extremamente perturbadores, do estágio do microscópio que carrega as amostras, conseguimos aumentar ainda mais o potencial além do que foi possível até agora na microscopia de super-resolução, "disse Mingjie Dai, quem é o primeiro autor do estudo e um estudante de graduação que trabalha com Yin.

p Além disso, o estudo foi coautor de Ralf Jungmann, Ph.D., um ex-pós-doutorado na equipe de Yin e agora um líder de grupo no Instituto Max Planck de Bioquímica da Universidade Ludwig Maximilian em Munique, Alemanha.

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p Os cientistas do Wyss Institute compararam a resolução ultra-alta do DMI usando nanoestruturas de DNA sintético. Próximo, os pesquisadores planejam aplicar a tecnologia a complexos biológicos reais, como o complexo de proteínas que duplica o DNA em células em divisão ou receptores de superfície celular que se ligam a seus ligantes.

p "Peng Yin e sua equipe mais uma vez quebraram barreiras nunca antes possíveis, aproveitando o poder do DNA programável, não para armazenamento de informações, mas criam "instrumentos moleculares" em nanoescala que realizam tarefas definidas e leem o que analisam. Este novo avanço para sua plataforma de imagem de super-resolução movida a DNA é um feito incrível que tem o potencial de descobrir o funcionamento interno das células no nível de uma única molécula usando microscópios convencionais que estão disponíveis em laboratórios de biologia comuns, "disse Donald Ingber, M.D., Ph.D., que é o professor Judah Folkman de Biologia Vascular na Harvard Medical School e do Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, e também Professor de Bioengenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson.