2022년 3월 3일추상적인
펑시(Peng Xi) 교수와 그의 동료들은 세포 소기관 내 단백질의 위치와 방향을 연구하기 위해 편광 구조광 현미경(pSIM)을 개발했습니다. 이 연구는 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재되었습니다.
본 연구는 SIM 기술과 상용 장비의 잠재적 특성을 심층적으로 탐구하여 기존 SIM 시스템의 활용도를 극대화하고, 개발자조차 미처 인지하지 못했던 기존 SIM 시스템의 고유한 편광 검출 특성을 발굴하여, 기존 시스템을 수정 없이 편광 SIM 기능으로 구현할 수 있도록 한다. 이를 통해 SIM 시스템을 보유한 많은 생명과학 연구실에서 편광 SIM 분석을 직접 수행할 수 있게 되어, 편광 초해상도 이미징 연구에 크게 기여할 것이다.
그림 1. 짧은 액틴 필라멘트의 방향 영상화. a. 팔로이딘으로 표지된 액틴 필라멘트의 미오신 구동 운동의 동적 영상화. 흰색 상자는 짧은 액틴 필라멘트의 궤적을 나타낸다. b. a의 노란색 상자 영역을 확대한 모습. 액틴 필라멘트의 쌍극자 방향은 이동함에 따라 변화한다. c. b에서 분절된 액틴의 시간 경과에 따른 방향 및 위치 변화. d. 해마 뉴런의 액틴 필라멘트에 대한 2D-pSIM 영상화. 수상돌기의 연속적인 긴 액틴 필라멘트와 축삭의 불연속적인 액틴 고리 구조 영역을 명확하게 구분한다. e. 축삭의 액틴 고리 구조를 보여주는 또 다른 그림. f, g. d의 상자 영역을 확대한 모습으로, PM 영상화와 pSIM 영상화 결과를 비교한다. h. e에 표시된 선의 강도 프로파일. 푸리에 변환(i)은 184nm의 주기성을 나타내며, 이는 이전에 보고된 결과와 일치한다. j, k 액틴 고리 구조는 뉴런의 막 관련 주기적 골격(MPS)에 매우 중요합니다. 기존 모델은 아두신으로 덮인 액틴 필라멘트가 끝과 끝이 연결된 구조를 가정했습니다. 그러나 pSIM 분석 결과, 짧은 액틴 필라멘트의 방향이 축삭 축과 평행한 것으로 나타나 액틴 고리 구조가 나란히 배열되어 있음을 뒷받침합니다. 스케일 바: a 2 μm, d–g 1 μm
영상 기술 분석
QSIM 초고해상도 이미징 광학 시스템은 대표적인 저조도 이미징 시스템입니다. TUCSEN디야나 400BSI이 카메라는 최대 95%의 양자 효율과 1.2e- 수준의 낮은 판독 노이즈를 자랑하여 저조도 환경에서도 높은 신호 대 잡음비의 이미징 이미지를 얻을 수 있도록 도와줍니다. 6.5μm의 픽셀 크기는 60배 고배율 대물렌즈에 적합하여 렌즈 해상도의 장점을 최대한 활용하고 시스템이 선명한 디테일을 가진 고해상도 이미지를 얻을 수 있도록 합니다.
참고 자료
Zhanghao K, Chen X, Liu W, Li M, Liu Y, Wang Y, Luo S, Wang X, Shan C, Xie H, Gao J, Chen X, Jin D, Li X, Zhang Y, Dai Q, Xi P. 편광 구조 조명 현미경을 이용한 형광 쌍극자의 초고해상도 이미징. Nat Commun. 2019년 10월 16일;10(1):4694. doi: 10.1038/s41467-019-12681-w. PMID: 31619676; PMCID: PMC6795901.
