Ralf Jungmann de LMU desarrolla modos de microscopía que pueden resolver estructuras celulares con dimensiones del orden de los nanómetros. Ahora ha logrado obtener imágenes de redes de actina en células con mayor detalle que antes.

Ralf Jungmann, Catedrático de Física Experimental en LMU y responsable del grupo de investigación Imagen Molecular y Bionanotecnología del Instituto Max Planck de Bioquímica (Martinsried), se dedica al desarrollo de modos innovadores de microscopía que permiten visualizar procesos intracelulares a nivel de una sola molécula. Su enfoque se basa en el uso de marcadores fluorescentes marcados con ADN monocatenario cortos que definen su especificidad de unión. Estos marcadores reconocen sus objetivos al unirse a secuencias de ADN complementarias unidas a anticuerpos que interactúan específicamente con proteínas celulares individuales. Esta estrategia, acertadamente conocido como DNA-PAINT, permite a uno "dirigirse" específicamente a una plétora de proteínas celulares a la vez. Ahora, un equipo dirigido por Jungmann, con Thomas Schlichthärle como primer autor, informa el primer uso de pequeñas proteínas llamadas 'afímeros, "en lugar de los anticuerpos más voluminosos, para visualizar las redes de actina en las células con una resolución aún mayor. El trabajo se llevó a cabo en colaboración con los grupos liderados por Darren Tomlinson y Michelle Peckham en la Universidad de Leeds, así como con Jonas Ries del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Heidelberg. El nuevo estudio aparece en la revista Angewandte Chemie .

El objetivo de la microscopía de superresolución es visualizar las estructuras y procesos celulares a nivel de una sola molécula, con moléculas de solo unos pocos nanómetros de tamaño. Los anticuerpos utilizados hasta ahora para detectar proteínas celulares son bastante grandes, de tres a cuatro veces más grandes que las proteínas a las que se unen. Esto también es válido para los anticuerpos marcados con ADN empleados para visualizar proteínas diana en experimentos con DNA-PAINT. La diferencia entre la resolución proporcionada por DNA-PAINT y las dimensiones del complejo anticuerpo-objetivo significa esencialmente que la señal fluorescente indica la posición del anticuerpo y no la de la proteína a la que está unido. Este problema se puede resolver y se pueden obtener datos más precisos e informativos mediante el desarrollo de marcadores más pequeños que ofrecen el mismo nivel de especificidad de reconocimiento.

En su último proyecto, Jungmann y sus colegas se han dirigido a affimers para este propósito. Los afímeros son aglutinantes de proteínas diez veces más pequeños que los anticuerpos tradicionales, pero todavía son capaces de reconocer y unirse específicamente a especies proteicas definidas. Se producen y se muestran en la superficie de virus bacterianos, y puede identificarse y purificarse fácilmente. Modificando estos afímeros mediante la unión específica al sitio de una cadena de ADN de secuencia definida, los investigadores pudieron visualizar claramente filamentos de actina individuales en células en tres dimensiones por medio de DNA-PAINT. Hasta ahora, esto ha requerido el uso de técnicas de microscopía extremadamente elaboradas y marcadores altamente especializados. Al combinar DNA-PAINT con estos nuevos afines, ahora es posible lograr este nivel de resolución con una configuración de microscopía estándar y reactivos que son fáciles de producir, dice Thomas Schlichthärle. Y Ralf Jungmann agrega:Dado que los reactivos affimer dirigidos contra diferentes proteínas son relativamente fáciles de preparar en el tubo de ensayo, en el futuro debería ser posible utilizarlos para marcar grandes conjuntos de proteínas en las células. En combinación con DNA-PAINT, esto nos permitiría visualizar vías de señalización completas que involucran a cientos de diferentes especies de proteínas ".