Pencitraan 3D presisi dari molekul tersebut mengungkapkan jenis sinapsis baru

Teknik pencitraan yang baru dikembangkan telah menghasilkan penemuan mengejutkan di dunia mikrobiologi. Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Ralph Youngmann di Max Planck Institute (MPI) untuk Biokimia dan di Ludwig Maximilian University (LMU) berpartisipasi, bersama dengan Eugenio F. Fornasero dan Felipe Opazo, yang bekerja sebagai pemimpin kelompok kerja di University Medical Center. Göttingen (UMG), dan Helmholtz Center di Munich. Metode pencitraan spasial throughput tinggi yang disebut SUM-PAINT memungkinkan mereka mengembangkan atlas saraf dengan resolusi molekul tunggal. Mereka telah menemukan jenis sinapsis yang sebelumnya tidak diketahui. Para peneliti mempresentasikan temuan mereka dalam penelitian yang dilakukan oleh Edward Untrauer di laboratorium Youngman. Itu muncul di edisi No. 187/7 majalah khusus “Cell” (artikel akses terbukaPDF tersedia). Proses SUM-PAINT yang dijelaskan di sini mencakup alur kerja pembuatan dan analisis data yang dapat digunakan oleh peneliti di seluruh dunia. Sebagaimana dicatat dalam penelitian, mikroskop ini dapat digunakan dengan relatif mudah dengan mikroskop standar dan tidak memerlukan peralatan khusus.

iklan

Jungmann yakin bahwa SUM-PAINT bukan sekadar tonggak sejarah dalam mengungkap kompleksitas biologi sel pada tingkat molekuler. Metode ini juga memiliki apa yang diperlukan untuk memungkinkan terobosan dalam penemuan pendekatan terapi baru untuk penyakit neurodegeneratif. Hal ini memberikan kesempatan untuk menyelidiki rincian gangguan neurologis yang sebelumnya tersembunyi dan dengan demikian dapat berkontribusi pada pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme yang mendasari penyakit seperti penyakit Parkinson atau demensia Alzheimer.

Sinapsis sebagai struktur protein kompleks

Untuk pertama kalinya, SUM-PAINT memungkinkan untuk menampilkan dan memetakan sejumlah besar protein secara bersamaan dengan resolusi molekuler dan secepat kilat. Seperti yang dijelaskan Untrauer, seseorang harus secara bersamaan memeriksa lokasi, identitas, dan interaksi biomolekul individu untuk memahami kompleksitas sistem kehidupan hingga ke tingkat terkecil. Ada empat tantangan penting yang harus diatasi: Selain kemampuan untuk menggabungkan beberapa sinyal, hal ini juga menyangkut kriteria sensitivitas, throughput, dan resolusi spasial. Tim tersebut mengamati lingkungan kompleks neuron di otak manusia dan, untuk pertama kalinya, mengembangkan atlas saraf dengan resolusi molekul tunggal dari 30 jenis protein berbeda. Dia mampu menguraikan kompleksitas komposisi protein sinaptik dari hampir 900 sinapsis individu. Hal ini menghasilkan data dalam jumlah besar – yang pada gilirannya hanya dapat diperiksa secara mendetail dengan bantuan saluran analisis yang dikembangkan secara khusus dan didukung oleh pembelajaran mesin. Analisis tersebut menangkap 1.600 fitur dari kumpulan data pencitraan. Karakteristiknya meliputi kandungan protein, distribusi, dan bentuk. Para peneliti menemukan jenis sinapsis yang sebelumnya tidak diketahui selama analisis ini. Itu hanya membentuk sekitar satu persen dari seluruh sinapsis di otak manusia. Itu tidak terdeteksi menggunakan teknik pencitraan lainnya.

Studi ini, yang dipublikasikan dengan basis akses terbuka, memungkinkan pihak-pihak yang berkepentingan di seluruh dunia untuk menerapkan pencitraan yang sangat rinci untuk tujuan mereka sendiri berdasarkan metode yang dijelaskan.

(PSZ)