短链 DNA 的呼吸式亲吻:彭音与 DNA-PAINT 的无漂白超分辨魔法
2014 年 2月2日 · 荧光标记单链 DNA 探针(Imager Strand)与微流控低吸附防脱反应池
你知道吗?
不再渴求任何一个荧光分子的长生不老,而是让万千旅人如同呼吸般擦肩而过;在毫秒级的相聚与告别中,脆弱的纳米世界留下了永不褪色的倒影。
超高分辨率显微镜无论多么精巧,始终背负着一条残酷的物理锁链——荧光染料的光漂白。共价连接在抗体上的发色团在经历数万次激发循环后,不可避免地被活性氧破坏变为永恒的死态,导致重构出的高精图像往往支离破碎。2014年,哈佛大学威斯研究所的拉尔夫·荣曼(Ralf Jungmann)与彭音(Peng Yin)从DNA纳米技术中借来了一把神奇钥匙:DNA-PAINT。
他们彻底斩断了荧光染料与靶蛋白的死绑定,靶标上仅连接一条9到10个碱基的短链“停靠单链(Docking strand)”,而液体缓冲液中则漂浮着海量携带荧光基团互补的“成像单链(Imager strand)”。由于杂交链极短,热力学驱动着两条链以毫秒级的极快速度不断自发结合与解离:当探针结合瞬间,荧光分子在固定位置停滞点亮(ON态)被相机捕获定位;毫秒后它自发解离回到溶液中恢复扩散无影(OFF态)。
即便某个探针被激光漂白,溶液中成千上万个新鲜饱满的探针会立刻无缝接力替补,使实验人员可以连续拍摄数万张无衰减的照片,解析出核孔复合体的八聚对称精细构造。