显微镜方法克服了分子快速共跟踪的传统分辨率限制

路德维希·马克西米利安大学（LMU）的研究人员开发了一种创新方法，可以在分子尺度上同时跟踪多个分子的快速动态过程

我们体内的过程以蛋白质和DNA等各种生物分子的相互作用为特征。这些过程发生的规模通常在几纳米的范围内。因此，它们不能用荧光显微镜观察到，由于衍射，荧光显微镜的分辨率极限约为200纳米

当两种染料标记生物分子的位置接近该光学极限时，在显微镜下无法区分它们的荧光。由于这种荧光用于定位它们，因此无法准确确定它们的位置

传统上，超分辨率显微镜方法通过使染料闪烁并打开和关闭其荧光来克服这一分辨率限制。这在时间上分离了它们的荧光，使其可区分，并使定位低于经典分辨率限制

然而，对于涉及快速动态过程研究的应用，这种技巧有一个显著的缺点：闪烁会阻止多种染料的同时定位。当研究涉及多个生物分子的动态过程时，这显著降低了时间分辨率

在LMU化学家Philip Tinnefeld教授的领导下，并与Fernando Stefani教授（布宜诺斯艾利斯）合作，LMU的研究人员现在开发了pMINFLUX多路复用，这是一种解决这一问题的优雅方法

该团队在《自然光子学》杂志上发表了一篇关于他们方法的论文

MINFLUX是一种超分辨率显微镜方法，能够以仅一纳米的精度进行定位。与传统的MINFLUX相比，pMINFLUX记录了用激光脉冲激发染料和随后的亚纳秒分辨率荧光之间的时间差

除了对染料进行定位外，这还提供了对其荧光的另一个基本特性的深入了解：它们的荧光寿命。这描述了染料分子在被激发后发出荧光的平均时间

“荧光寿命取决于使用的染料，”该出版物的第一作者Fiona·科尔解释道。“当使用不同的染料将荧光光子分配给发出的染料时，我们利用了荧光寿命的差异，而不需要闪烁和由此产生的时间分离。”

为此，研究人员调整了定位算法，并包括了一个多指数拟合模型，以实现所需的分离

“这使我们能够同时确定多种染料的位置，并以纳米精度研究多种分子之间的快速动态过程，”Jonas Zähringer补充道，他也是第一作者之一

研究人员通过准确跟踪两条DNA链在DNA折纸纳米结构上不同位置之间跳跃的过程，以及通过分离DNA折纸纳米粒子的平移和旋转运动，以及通过测量抗体抗原结合位点之间的距离，证明了他们的方法

“但这只是一个开始，”Philip Tinnefeld说。“我确信，pMINFLUX多路复用凭借其高的时间和空间分辨率，将在未来为蛋白质相互作用和其他生物现象提供新的见解。”