Descripción del proyecto
Avanzar en la imagenología de molécula única
Los microscopios ópticos convencionales tienen una resolución máxima de 250 nm, lo que supone limitaciones significativas para los esfuerzos de la biología estructural. El objetivo principal del proyecto SM-SPAD, financiado con fondos europeos, es desarrollar una técnica de imagenología de la vida útil de la fluorescencia de moléculas únicas en tres dimensiones para visualizar macromoléculas de menos de 100 nm. El método propuesto sortea las restricciones de tamaño al encender de forma estocástica moléculas fluorescentes únicas y determinar su posición en el plano de la imagen. Los científicos de SM-SPAD mejorarán esta técnica mediante la combinación de tecnologías que ofrecen una resolución temporal y espacial muy elevada y perfectamente adecuada para el estudio de muestras biológicas complejas. La aplicación de esta técnica en neurociencia permitirá la localización de complejos proteicos grandes, responsables del desarrollo de enfermedades neurodegenerativas, como las enfermedades de Alzheimer y de Parkinson.
Objetivo
The resolution limit of about 250 nm in conventional optical microscopes is problematic in the study of structural biology, since proteins, macromolecules and nuclear acids are typically much smaller than 100 nm. Single-molecule localization microscopy is able to circumvent this limit by sequentially and stochastically switching on/activating single fluorescent molecules and determining their position in the image plane. E.g. MINFLUX demonstrated a 3D resolution of 6 nm. However, the point-detection system in MINFLUX does not allow directly recording the image of the fluorescent molecules in the image plane, which is required for the localization, thus a rather complex and slow beam-scanning approach is required. Secondly, the technique does not leverage the fluorescence lifetime information, which can provide nanometer-scale information on the structure of interest, e.g. via Förster resonance energy transfer. In this project, both limitations will be tackled:
The main goal of the SM-SPAD project is to develop a 3D single-molecule fluorescence lifetime imaging technique for structural biology. The goal will be reached by combining the concept of MINFLUX with three new ideas: (i) 3D motionless structured illumination and structured detection for improved spatial resolution in all three dimensions; (ii) fluorescence antibunching analysis to speed up the data acquisition by enabling simultaneous localization of several active molecules; (iii) SM level fluorescence lifetime analysis to extract the maximum amount of information from the sample.
The proposed molecular-scale imaging technique, with very high spatial and temporal resolution, is perfectly suited for the study of complex biological samples. SM-SPAD is, in particular, promising in the field of neuroscience research, in which the organization of large protein complexes are of high interest, as they may play a crucial role in the development of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s and Parkinson’s .
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
16163 Genova
Italia