Ralf Jungmann della LMU sviluppa modalità di microscopia in grado di risolvere strutture cellulari con dimensioni dell'ordine dei nanometri. Ora è riuscito a visualizzare le reti di actina nelle cellule in modo più dettagliato rispetto a prima.

Ralf Jungmann, Professore di Fisica Sperimentale presso LMU e capo del gruppo di ricerca Molecular Imaging and Bionanotechnology presso il Max Planck Institute of Biochemistry (Martinsried), è impegnata nello sviluppo di modalità innovative di microscopia che consentono di visualizzare i processi intracellulari a livello di singola molecola. Il suo approccio si basa sull'uso di marcatori fluorescenti etichettati con brevi DNA a singolo filamento che ne definiscono la specificità di legame. Questi marcatori riconoscono i loro bersagli legandosi a sequenze di DNA complementari attaccate ad anticorpi che interagiscono specificamente con le singole proteine ​​cellulari. Questa strategia, giustamente noto come DNA-PAINT, permette di "indirizzare" specificamente una pletora di proteine ​​cellulari contemporaneamente. Ora, una squadra guidata da Jungmann, con Thomas Schlichthärle come primo autore, riporta il primo utilizzo di piccole proteine ​​chiamate 'affimeri, "al posto degli anticorpi più voluminosi, per visualizzare le reti di actina nelle cellule a una risoluzione ancora maggiore. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con i gruppi guidati da Darren Tomlinson e Michelle Peckham dell'Università di Leeds e con Jonas Ries dell'European Molecular Biology Lab (EMBL) di Heidelberg. Il nuovo studio appare sulla rivista Angewandte Chemie .

L'obiettivo della microscopia a super risoluzione è visualizzare le strutture e i processi cellulari a livello di singola molecola, con molecole di dimensioni di pochi nanometri. Gli anticorpi finora utilizzati per rilevare le proteine ​​cellulari sono piuttosto grandi, da tre a quattro volte più grandi delle proteine ​​a cui si legano. Ciò vale anche per gli anticorpi marcati con DNA impiegati per visualizzare le proteine ​​bersaglio negli esperimenti con DNA-PAINT. La differenza tra la risoluzione fornita da DNA-PAINT e le dimensioni del complesso anticorpo-bersaglio significa essenzialmente che il segnale fluorescente indica la posizione dell'anticorpo e non quella della proteina a cui è legato. Questo problema può essere risolto e si possono ottenere dati più precisi e informativi sviluppando marcatori più piccoli che offrono lo stesso livello di specificità di riconoscimento.

Nel loro ultimo progetto, Jungmann e i suoi colleghi si sono rivolti a affimer per questo scopo. Gli affimeri sono leganti proteici dieci volte più piccoli degli anticorpi tradizionali, ma sono ancora in grado di riconoscere e legarsi specificamente a specie proteiche definite. Sono prodotti e visualizzati sulle superfici dei virus batterici, e può essere facilmente identificato e purificato. Modificando questi affimeri mediante l'attacco sito-specifico di un filamento di DNA di sequenza definita, i ricercatori sono stati in grado di visualizzare chiaramente i singoli filamenti di actina nelle cellule in tre dimensioni mediante DNA-PAINT. Fino ad ora, ciò ha richiesto l'uso di tecniche di microscopia estremamente elaborate e marcatori altamente specializzati. Combinando DNA-PAINT con questi nuovi affimeri, è ora possibile raggiungere questo livello di risoluzione con un set-up di microscopia standard e reagenti facili da produrre, dice Thomas Schlichthärle. E Ralf Jungmann aggiunge:Poiché i reagenti affimer diretti contro diverse proteine ​​sono relativamente facili da realizzare in provetta, dovrebbe essere possibile in futuro usarli per etichettare grandi insiemi di proteine ​​nelle cellule. In combinazione con DNA-PAINT, questo ci consentirebbe di visualizzare percorsi di segnalazione completi che coinvolgono centinaia di diverse specie proteiche".