Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà hóa sinh đã sử dụng kính hiển vi điện tử tiêu chuẩn để đạt được những hình ảnh tốt đáng kinh ngạc ngang với những thiết bị được chụp bằng thiết bị tinh vi hơn nhiều. Họ đã thành công trong việc xác định cấu trúc của ferritin gần như ở cấp độ nguyên tử.
Các nhà hóa sinh tại Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) đã sử dụng kính hiển vi điện tử tiêu chuẩn để đạt được những hình ảnh tốt đáng ngạc nhiên ngang tầm với những thiết bị tinh vi hơn nhiều. Họ đã thành công trong việc xác định cấu trúc của ferritin gần như ở cấp độ nguyên tử. Kết quả của họ đã được công bố trên tạp chí PLOS ONE .
Kính hiển vi điện tử ngày càng trở nên quan trọng trong những năm gần đây, đặc biệt là làm sáng tỏ cấu trúc protein. Các nhà phát triển công nghệ mới đã được trao giải thưởng Nobel về hóa học năm 2017. Thủ thuật: các mẫu được flash đông lạnh và sau đó bắn phá các electron. Trong trường hợp kính hiển vi điện tử truyền thống, tất cả nước đầu tiên được chiết ra từ mẫu. Điều này là cần thiết bởi vì cuộc điều tra diễn ra trong chân không, điều đó có nghĩa là nước sẽ bốc hơi ngay lập tức và khiến cho việc chụp ảnh là không thể. Tuy nhiên, vì các phân tử nước đóng vai trò quan trọng như vậy trong các phân tử sinh học, đặc biệt là các protein, chúng không thể được kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử truyền thống. Protein là một trong những khối xây dựng quan trọng nhất của tế bào và thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau.
Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Dr Panagiotis Kastritis, người đứng đầu nhóm tại Trung tâm Năng lực Sáng tạo HALOmem và là giáo sư cơ sở tại Viện Hóa sinh và Công nghệ Sinh học tại MLU, đã mua một kính hiển vi điện tử hiện đại vào năm 2019 và không có kính hiển vi nào khác giống như ở Halle. “Thermo Fisher Glacios 200 kV” mới được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang, không phải là kính hiển vi tốt nhất và đắt nhất của loại này. Tuy nhiên, Dr Panagiotis Kastritis và các đồng nghiệp của ông đã thành công trong việc xác định cấu trúc của protein lưu trữ sắt apoferritin xuống còn 2,7 ångströms (), nói cách khác, gần như xuống từng nguyên tử. Một ångström bằng một phần mười của nanomet. Điều này đặt nhóm nghiên cứu trong một liên minh tương tự như các phòng ban với thiết bị đắt tiền hơn nhiều. Apoferritin thường được sử dụng làm protein tham chiếu để xác định mức độ hiệu suất của kính hiển vi tương ứng. Mới gần đây, hai nhóm nghiên cứu đã phá vỡ một kỷ lục mới với độ phân giải khoảng 1,2. “Những giá trị như vậy chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các dụng cụ rất mạnh, mà chỉ một số nhóm nghiên cứu trên toàn thế giới có sẵn. Phương pháp của chúng tôi được thiết kế cho kính hiển vi được tìm thấy trong nhiều phòng thí nghiệm”, ông Dr Panagiotis Kastritis giải thích.
Kính hiển vi điện tử là thiết bị rất phức tạp. Ngay cả những sai lệch nhỏ cũng có thể khiến hình ảnh trở nên vô dụng. Điều quan trọng là lập trình chúng một cách chính xác và Halle có chuyên môn kỹ thuật để làm điều này. Nhưng phân tích được tiến hành sau khi dữ liệu được thu thập cũng quan trọng như vậy. Kính hiển vi tạo ra vài nghìn hình ảnh và các chương trình xử lý ảnh được sử dụng để tạo cấu trúc 3D của phân tử. Hợp tác với Giáo sư Milton T. Stubbs từ Viện Hóa sinh và Công nghệ sinh học tại MLU, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới để tạo ra một mô hình độ phân giải cao của protein. Nhóm nghiên cứu của Stubbs sử dụng tinh thể học tia X, một kỹ thuật khác để xác định cấu trúc của protein, đòi hỏi các protein phải được kết tinh. Họ đã có thể kết hợp một dạng sửa đổi của một kỹ thuật phân tích hình ảnh với các hình ảnh được chụp bằng kính hiển vi điện tử. Điều này làm cho trạng thái điện tích và các phân tử nước riêng lẻ có thể nhìn thấy.
Đó là một phương pháp hấp dẫn. Thay vì cần kính hiển vi rất đắt tiền, cần rất nhiều năng lực tính toán mà MLU có. Bây giờ, ngoài việc sử dụng tinh thể học tia X, kính hiển vi điện tử có thể được sử dụng để tạo ra hình ảnh của protein – đặc biệt là những loại khó kết tinh. Điều này cho phép hợp tác, cả trong và ngoài trường đại học, về phân tích cấu trúc của các mẫu có tiềm năng y tế và công nghệ sinh học.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :