Ralf Jungmann está interesado en procesos que tienen lugar dentro de dimensiones espaciales increíblemente diminutas. Jungmann tiene una cátedra de física experimental en Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) en Munich, y dirige un grupo de investigación en imágenes moleculares y bionanotecnología en el Instituto Max Planck de Bioquímica (Martinsried), y se centra en ampliar las capacidades de la microscopía óptica. Su objetivo es visualizar las interacciones moleculares que tienen lugar dentro de las células individuales. Para monitorear las redes de proteínas involucradas en tales procesos, utiliza hebras de ADN cortas unidas covalentemente a varios marcadores de fluorescencia como sondas para localizar proteínas diana que portan etiquetas de ADN complementarias. Aprovechando la especificidad de la secuencia y la versatilidad de la hibridación del ADN, es posible obtener imágenes de las distribuciones de un gran número de moléculas en células individuales en superresolución. La combinación de secuencias de ADN con diferentes compuestos fluorescentes explica por qué la técnica lleva el nombre de DNA-PAINT.

Una de las principales restricciones sobre el potencial de la microscopía de fluorescencia de superresolución tiene que ver con los marcadores empleados para detectar objetivos de interés biológico:simplemente son demasiado grandes. "Estamos trabajando con una resolución instrumental de menos de 10 nanómetros. Pero las etiquetas fluorescentes que se usan convencionalmente para marcar proteínas son mucho más grandes que eso. Y este factor ha obstaculizado el progreso de todo este campo de investigación". ", Explica Jungmann. Esto es lo que motivó el trabajo descrito en un nuevo estudio, que aparece en la revista Métodos de la naturaleza . En este papel, Jungmann y sus colegas exploran el uso de los llamados SOMAmers, una clase especial de aptámeros de ADN, como una forma de reducir el tamaño de los marcadores utilizados en DNA-PAINT. El término 'aptámero' se acuñó originalmente para referirse a moléculas de ARN monocatenarias que se pliegan en formas tridimensionales definidas y son capaces de detectar específicamente especies de proteínas únicas. Los aptámeros de Jungmann son moléculas de ADN monocatenarias, que se pliegan en formas tridimensionales definidas que pueden unirse directamente a proteínas específicamente dirigidas.

"La etiqueta ideal utilizada para etiquetar proteínas de manera eficiente y específica debe cumplir varios criterios, "dice Sebastian Strauss, miembro del grupo de Jungmann y primer autor del nuevo estudio. "Debe ser lo más pequeño posible, y debe unirse a los objetivos estequiométricamente para permitir una cuantificación precisa. Además, Sería ideal sintetizar bibliotecas completas de estos compuestos e identificar rápidamente marcadores adecuados para las proteínas de interés. Para evaluar el potencial de los aptámeros de ADN, el equipo de LMU colaboró ​​con la firma estadounidense SomaLogic, que ya había diseñado, para otros fines, una gran variedad de aptámeros modificados (SOMAmers) que pueden unirse específicamente a miles de proteínas diferentes. En el nuevo estudio, los investigadores de Munich modificaron una selección de estos aptámeros para DNA-PAINT y desarrollaron protocolos de etiquetado eficientes para células fijas y vivas. El estudio actual muestra que, de hecho, es posible mejorar la resolución que se puede lograr con los marcadores de fluorescencia convencionales utilizando estos nuevos reactivos de marcado en combinación con la microscopía de superresolución DNA-PAINT.

"Esperamos que el nuevo método proporcione un impulso significativo para la microscopía de superresolución, particularmente con respecto a su rango de aplicación en biología, "dice Ralf Jungmann. Su objetivo es usar DNA-PAINT para visualizar y monitorear simultáneamente tantas proteínas y sus interacciones como sea posible. En experimentos futuros, él y sus colegas planean usar el nuevo método de etiquetado para obtener imágenes de redes de proteínas completas en alta resolución. "Podremos abordar cuestiones biológicas y biomédicas que hasta ahora han sido experimentalmente inaccesibles".