【Science】诺奖得主又一突破，通过光学方法以埃级精度直接测量分子内距离

总结

这篇研究报道了一种名为MINFLUX的高分辨率光学测量技术，它能够在ångström级别上直接测量分子内部的距离，从而在生物分子研究中提供了一种新的工具。

摘要

在这项研究中，研究人员通过MINFLUX技术，成功地在1到10纳米的范围内，以及在1纳米以下的范围内，直接、线性且具有ångström级精度地测量了分子内部的距离。这一技术通过精确定位荧光分子的位置来实现，与传统的荧光共振能量转移（FRET）方法相比，MINFLUX能够在更广的距离范围内进行测量，包括FRET难以测量的短距离。研究人员首先使用聚丙烯（polyproline）螺旋作为距离标准，验证了MINFLUX技术的准确性和精度。接下来，他们将这种技术应用于胶质蛋白（camelid nanobodies）和免疫球蛋白（IgG）的研究中，成功地测量了这些蛋白质的端到端距离，以及它们亚单位结构的相对位置。此外，研究人员还在人类骨髓瘤细胞（U-2 OS cells）中应用了MINFLUX技术，准确地测量了细胞核膜内纤维蛋白（lamins）的空间分布和距离。最后，研究人员通过测量细胞内的蛋白质域维数（PASc）二聚体的配置，展示了MINFLUX技术在直接成像分子间的具体配置和相互作用方面的潜力。这些发现不仅证明了MINFLUX在分子生物学研究中的应用潜力，而且开辟了一种新的方式来直接研究生物分子的结构和功能。

观点

MINFLUX技术能够在ångström级别上直接测量分子内部的距离，提供了一种比传统FRET方法更为精确的工具。

通过使用聚丙烯螺旋作为距离标准，研究人员验证了MINFLUX技术的准确性和精度，能够在1到10纳米的范围内测量距离。

MINFLUX技术能够应用于蛋白质的研究中，测量胶质蛋白和免疫球蛋白的端到端距离，以及它们亚单位结构的相对位置。

在人类骨髓瘤细胞中，MINFLUX技术被用来测量细胞核膜内纤维蛋白的空间分布和距离，这对于理解细胞核结构和功能至关重要。

MINFLUX技术还能够用于测量细胞内蛋白质域维数（PASc）二聚体的具体配置，这表明它在研究分子间的相互作用和生物分子的具体配置方面具有巨大的潜力。

参考文献

Sahl, S. J.; Matthias, J.; Inamdar, K.; Weber, M.; Khan, T. A.; Brüser, C.; Jakobs, S.; Becker, S.; Griesinger, C.; Broichhagen, J.; Hell, S. W. Direct Optical Measurement of Intramolecular Distances with Angstrom Precision. Science 2024, 386 (6718), 180–187. https://doi.org/10.1126/science.adj7368.