Hücreler, Elektron Mikroskobuyla İlk Kez Renkli Olarak Görüntülendi
Çığır açan bu teknik, belirli hücre proteinlerinin yüksek çözünürlükte EM ile görüntülenmesine olanak tanıyor. (Kaynak: Cell Chemical Biology)
Yeni teknik, spesifik hücre proteinlerinin elektron mikroskobu kullanılarak yüksek çözünürlükte görüntülenmesini sağlıyor.
ABD’deki araştırmacılar sayesinde, gri halde olan elektron mikroskop görüntülerine ilk kez bir renk enjeksiyonu yapılabildi.
Kaliforniya Üniversitesinden (San Diego) Mark Ellisman ve Roger Tsien, bu konu üzerinde 15 yıldır çalışıyorlardı. Bu yılın başlarında beklenmedik bir şekilde hayatını kaybeden Tsien, 2008 yılında hücre görüntülemede yaygın olarak kullanılan Yeşil Floresan Protein (GFP) keşfi için Nobel Ödülüne layık görülmüştür.
Ellisman çalışma için ‘Bu, biyolojiyi son 20 yılda çarpıcı bir şekilde yönlendiren bir yeşil flüoresan proteini için elektron mikroskop devrimidir.’ diyor.
Şimdiye kadar, elektron mikroskobunda spesifik proteinlerin görselleştirilmesi ancak altın parçacıklarına veya kuantum noktalarına konjuge edilmiş antikorlar kullanılarak gerçekleştirilebilmekteydi. Ancak, hücrelerde ve dokulara meydana gelen zayıf penetrasyon, bu metodun kullanımını kısıtlamaktaydı. Yeni teknikte, ışığa duyarlı proteinler bir hücrenin DNA’sında kodlanıyor ve bu proteinler ışığa maruz kaldıklarında reaktif oksijenler oluşturmaya başlıyorlar.
Bu araştırmada yer almaması rağmen Stanford Üniversitesinden ABD’li kimyager Alice Ting ‘Araştırma, önemli bir gelişmeyi temsil ediyor.’ diyerek yeni teknik hakkındaki görüşünü dile getirmektedir. Elektron mikroskobisi, floresan mikroskobisinden çok daha yüksek çözünürlüğe sahip olmasına rağmen, numunedeki yalıtkan nesneleri veya bölgeyi yalnızca bir renk (siyah) ile gösterebiliyordu. ‘Yeni metot, bu dezavantajı ortadan kaldırarak ‘çok renkli’ elektron mikroskobisini gerçekleştirmek için elektron enerji kaybı spektroskopisi ile akıllı lantanit ligandı kimyasını birlikte ele alıyor.’ diyor Ting.
Bu yeni teknik, çok sayıda ekstra numune hazırlama adımlarını içeren karmaşık bir sistemdir. Ancak, araştırmacılar bunun portatif halinde kalmayıp geliştirileceğine inanıyorlar. Ellisman daha sonra bu çoklu katmanın daha da fazla renkte nasıl oluşturulacağı üzerine çalışacaklarını belirtiyor.
Yeni metotta, hücreler yetiştirilir ve daha sonra seryum veya lantan gibi nadir toprak elementi içeren diaminobenzidin (DAB) monomerleri içinde yıkanırlar. Küçük monomerler hücre boyunca kolaylıkla yayılırlar. Sonraki aşamada, ışığa duyarlı proteinler belirli bir dalga boyundaki ışığa çarptıklarında, reaktif oksijen türlerini serbest bırakırlar. 5 nm içindeki herhangi bir DAB monomerine, bu reaktif türler çarpar ve polimerize olurlar.
Araştırma ekibinde yer alan Stephen Adams ‘Bu büyük bir zincir reaksiyonu olduğu için büyük bir büyüme gücüne sahip. Diaminobenzidin, ışığa yanıt olarak bir noktada polimerleşiyor ve metal kenetleyiciler sayesinde sıkıca bağlanmış olarak kalıyor.’ diyerek metodun çalışma prensibini anlatmakdır. Fazla DAB monomeri daha sonra numuneden yıkanır ve nadir toprak elementi içeren polimerize DAB, numuneye sıkıca bağlanır.
Sonrasında, numune, prasesodimyum gibi ikinci bir nadir toprak metali içeren başka bir DAB monomeri ile yıkanarak doygun hale getirilir ve işlem tekrarlanır. Buradaki amaç, farklı dalga boyundaki bir ışık olmasına rağmen, reaktif oksijen üreten farklı bir fotosensitizer yardımı ile ikinci bir proteini etiketlemektir. Polimerize DAB’nın küçük bölgesine bağlanan nadir toprak elementlerinin dağılımı, her bir element için ayırıcı olan enerji kaybı spektrumu kullanılarak haritalandırılır.
Ekip, astrositlerdeki protein dinamiklerini keşfetmek için bu tekniği kullanıyor. ( Kaynak: Cell Chemical Biology)
Ellisman’ın yaptığı ‘Elektronlar numune ile etkileşime girer ve bir kısmı lantanit atomlarıyla etkileşerek birkaç yüz volt kaybeder.’ açıklamasına Adams ‘Bu, katıların temel bileşimini açıklayan malzeme biliminde çokça kullanılır. Önce geleneksel bir elektron mikroskopu kullanarak gri tonlamalı bir görüntü alın ve spesifik absorbansı seçmek için bir filtre ekleyin.’ sözleriyle eklemede bulunmaktadır. Kırmızı ve yeşil renkler, gri görüntü üzerinde lantanitlerin yerini işaretlemek için kullanılır.
Bu teknik, Tsien’in laboratuvarında, tümör hücrelerini algılamak için kullanılan bir hücreye giren poliarginin peptidlerini izlemek için kullanıldı. Ayrıca astrositler diye adlandırılan yıldız-şekilli sinir hücrelerinin arasındaki etkileşimleri izlemek için de kullanıldı ve yeni sentezlenen protein kinaz M zeta’nın kültürlenmiş nöronlarda post-synaptik membrana geçtiğini gösterdi.
Adams ‘Bu, Roger Tsien’in laboratuvarında uzun zamandır kullanılan, anıların beynin neresinde saklandığına bakan bir diğer projedir. Biz de yeni yapılmış moleküllerin sinapsların bir bölümünde olup olmadığını görmek istedik. Şimdi fare beynindeki üç bileşeni süper yüksek çözünürlükte görselleştirebilmemiz için üç renk üzerinde çalışıyoruz.’ sözleriyle açıklamalarına devam ediyor. Bu, Tsien’in 2013’te beyindeki uzun süreli hatıraların ne kadar uzun süre saklandığına dair bir hipotez ortaya atıyor. Ellisman şimdi genomun temel yapısına bakıyor ve çekirdeğin nasıl organize edildiğini ve hangi proteinlerin ne yaptığını görmek istiyoruz’ diyor.
Kaynak : chemistryworld.com
Haberi Çeviren : Canan Kula
Üniversite : Hacetttepe Üniversitesi (Cranfield University Forensic Investigation Yüksek Lisans Öğrencisi)
Bölüm : Kimya Bölümü
Mail : canankula@gmail.com
Not : Haberlerin dergi yönetimi ile çevirene haber verilmeksizin yayınlanması, kopyalanması, kendi web sitenize eklenmesi kesinlikle yasaktır. Bir yerde yayınlamayı düşünenler iletisim@inovatifkimyadergisi.com adresine ve de haberi çeviren arkadaşımıza mail atarak durumu belirtmeleri gerekmektedir.
