蛋白质全息图提供分子水平细节

牛津大学的研究人员在利用全息术在单分子水平上对蛋白质进行成像方面取得了显着的进步。 他们的创新工艺可生成基于光的蛋白质全息图，将最先进的灵敏度提高了五个数量级，从而能够测量生物分子极性。 成像技术为研究生物分子相互作用以及如何将其应用于纳米科学开辟了新途径。

研究文章“单蛋白光学全息术，”发表在《自然光子学》上。

光学全息术的单分子灵敏度

尽管显微镜的主要目的是提供细胞和亚细胞特性的定性评估，但与计算机、激光器、光电设备和波长选择器等其他工具一起使用时，它也可以执行广泛的定量测量。 这些定量测量使得在所有时间和空间复杂性中建立生物材料的结构和特性之间的关系具有挑战性。 当一起使用时，这些工具可显着提高在大分子尺度上研究细胞和亚细胞结构的物理和化学特性的能力，而不会造成任何损害。

尽管所有材料都会不同程度地发生光散射，但光学全息方法（通过重新组合从物体衍射的光波来创建定量的三维图像）从未检测到单个分子的微小散射。 与传统强度测量相比，全息方法在数据内容、可调谐性和后处理方面具有许多优势。 然而，由于使用以前的方法难以捕获单个分子的微弱信号，无标记单分子研究进展缓慢。

Jan Christoph Thiele、Emanuel Pfitzner 和 Philipp Kukura 克服了这些障碍，并表明基于光的全息术可以检测单个蛋白质的极弱光散射。 与最先进的相互作用强度相比，研究人员将该技术的灵敏度提高了五个数量级。 该方法的工作原理是先将样品发出的光分开，然后将其与参考光耦合，然后将检测分为四个平行通道。 这使得能够精确检测和测量单个蛋白质。 研究人员成功检测、解析和测量了质量低于 100 kDa 的单一蛋白质。 该方法分别测量振幅和相位，因此可以提供有关样品身份的大量信息并确定某些生物分子是否可极化。

该团队的突破使得测量分子极化性和样品特性（例如粒径、材料特性或蛋白质寡聚化）变得更加容易，并开辟了研究生物分子相互作用和寻找纳米科学一般用途的新方法。

2024-03-14 00:21:59
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