Yeni mikroskop texnologiyası indiyədək görünməyən zülalların görüntülənməsinə imkan yarada bilər

Kaliforniya Universitetinin Berkli kampusunun (UC Berkeley) alimləri elektron mikroskoplarının imkanlarını əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirə biləcək yeni lazer texnologiyası hazırlayıblar. Tədqiqatçılar bildirirlər ki, bu yenilik indiyədək ölçülərinə görə müşahidə olunması mümkün olmayan çoxsaylı zülalların görüntülənməsinə şərait yarada bilər.

Yeni texnologiya lazer əsaslı faza lövhəsindən istifadə etməklə kriogen elektron mikroskopiyasının (cryo-EM) kontrastını artırır. Sistem elektron şüasının intensivliyini demək olar ki, azaltmadan onun fazasını dəyişdirir və nəticədə çox kiçik biomolekullar daha aydın görünür.

Alimlərin fikrincə, bu yanaşma müxtəlif bucaqlardan çəkilmiş görüntülər əsasında hüceyrədaxili molekulların üçölçülü modelini yaradan kriogen elektron tomoqrafiyasının (cryo-ET) imkanlarını da əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirəcək.

Layihəyə rəhbərlik edən Kaliforniya Universitetinin Berkli kampusunun professoru, Lourens Berkli Milli Laboratoriyasının alimi Holger Müller bildirib ki, cryo-EM hazırda bioloji makromolekulların quruluşunu müəyyən etmək üçün ən sürətlə inkişaf edən üsullardan biridir. Lakin siqnal-küy nisbətinin aşağı olması səbəbindən insan və heyvan zülallarının böyük əksəriyyəti bu metodlarla kifayət qədər dəqiq görüntülənə bilmir. Onun sözlərinə görə, yeni lazer faza lövhəsi bu məhdudiyyəti aradan qaldırmağa kömək edə bilər.

Sistem yüksək intensivlikli, fokuslanmış fasiləsiz lazer şüası vasitəsilə elektron axınının fazasını dəyişir. Bu texnologiya hemoqlobin kimi kiçik zülalların, eləcə də hüceyrə daxilində sıx yerləşmiş mürəkkəb strukturların daha aydın müşahidəsinə imkan verir.

Kaliforniyanın Redvud Siti şəhərində yerləşən Biohub tədqiqat mərkəzinin görüntüləmə üzrə texniki direktoru Bricit Kerrager bildirib ki, cryo-ET ilə işləyərkən alimlər sıx "meşəyə" bənzəyən hüceyrə daxilində bir yarpağı tapmağa çalışırlar. Onun sözlərinə görə, yeni lazer sistemi hüceyrə daxilində baş verən prosesləri daha aydın görməyə imkan verəcək.

Bu məqsədlə Biohub maliyyəsi hesabına xüsusi Thermo Fisher Krios elektron mikroskopu hazırlanıb və Holger Müller tərəfindən lazer faza lövhəsi ilə təchiz edilib. Alim qədim yunan mifologiyasında işıq ilahəsi hesab olunan Teyanın şərəfinə cihazı Theia adlandırıb.

Hazırda Biohub iki qarşılıqlı perpendikulyar lazerdən istifadə edən ikinci nəsil mikroskop üzərində də işləyir. Bu konstruksiya optik təhrifləri azaltmaq və avadanlığın elementlərini zədələnmədən qorumaq məqsədi daşıyır.

Faza kontrastı prinsipi ilk dəfə 1930-cu ildə niderlandlı fizik Frits Zernike tərəfindən işlənib hazırlanıb. O müəyyən etmişdi ki, bioloji nümunələrdən keçən işıq yalnız parlaqlığını deyil, həm də fazasını dəyişir. Bu kəşfə görə Zernike 1953-cü ildə fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüb.

Elektron mikroskoplarında bu prinsipi tətbiq etmək cəhdləri uzun illər uğursuz olub. Əvvəlki faza lövhələri elektron şüasını zəiflədir, təsvirin ayırdetmə qabiliyyətini aşağı salır və qeyri-sabit görüntülər yaradırdı. Holger Müller və kriogen elektron mikroskopiyasının qabaqcıllarından Robert Glezer 2010-cu ildə bu problemin güclü lazer vasitəsilə həll oluna biləcəyini irəli sürüblər.

Müllerin komandası bu ideyanı işlək sistemə çevirmək üçün 15 il çalışıb. Tədqiqatçılar lazer şüasını xüsusi güzgülü rezonator daxilində 10 mindən çox dəfə əks etdirərək onu mikrometr ölçülü sahədə cəmləşdiriblər. Alimin sözlərinə görə, yaranan 75 kilovatlıq fasiləsiz lazer fokusunun gücü qaynaq işlərində istifadə olunan və hətta bəzi hərbi lazer sistemlərindən daha yüksəkdir.

Aparılan sınaqlarda sistem altı müxtəlif bioloji nümunə üzərində yoxlanılıb. Ən böyük üstünlük kiçik ölçülü və müşahidəsi çətin olan zülallarda qeydə alınıb. Xüsusilə hemoqlobinin görüntü keyfiyyəti nəzərəçarpacaq dərəcədə yaxşılaşıb.

Hazırda cryo-EM texnologiyası təxminən 70 kilodaltondan kiçik zülalları görüntüləməkdə çətinlik çəkir. Halbuki insan orqanizmindəki zülalların təxminən 90 faizi bu həddən kiçikdir. Yeni lazer faza lövhəsi artıq 50 kilodalton ölçüsündə zülalların görüntülənməsinə imkan verir. Tədqiqatçılar gələcəkdə bu həddi təxminən 17 kilodaltona – mioqlobin zülalının ölçüsünə qədər endirməyi hədəfləyirlər.

Biohub-un görüntüləmə elmi üzrə vitse-prezidenti Stefani Otte bildirib ki, bu texnologiya biologiya sahəsində keyfiyyətcə yeni mərhələnin başlanğıcı ola bilər. Onun sözlərinə görə, alimlər ilk dəfə olaraq molekulyar mexanizmlərin canlı hüceyrə daxilində necə fəaliyyət göstərdiyini birbaşa müşahidə etmək imkanı əldə edəcəklər ki, bu da xəstəliklərin öyrənilməsi və başa düşülməsində mühüm dönüş nöqtəsi hesab olunur.

mənbə: scitechdaily.com