成像技术展示了肽结构的新细节

华盛顿大学工程师开发了一种新的成像技术，可以让科学家更加细致地观察纤维蛋白组装体，这些组装体是由类似于β淀粉样蛋白的肽段叠加而成的，而β淀粉样蛋白与阿尔茨海默病有关。

这种交叉-β纤维组装体也是设计生物材料中有用的构建块，但其与与神经退行性疾病症状相关的淀粉样β蛋白相似，令人担忧。研究人员想要了解不同序列的这些肽段如何与它们的毒性和功能联系在一起，无论是自然产生的肽段还是合成的工程化对应物。

现在，科学家们可以近距离观察纤维组装体，发现合成肽段与淀粉样β蛋白之间在叠加方式上存在显著差异。这些结果源自华盛顿大学工程学院Preston M. Green电气与系统工程系副教授马修·卢和生物医学工程副教授贾伊·鲁德拉的成功合作。

他们在ACS Nano上发表的一篇论文中概述了他们如何使用尼罗红化学探针来照亮交叉-β纤维。他们的技术被称为单分子定向定位显微镜（SMOLM），利用尼罗红的闪光来可视化由合成肽段和淀粉样β蛋白形成的纤维结构。

总的来说，这些组装体要比预期的复杂和异质得多。但这是个好消息，因为这意味着安全叠加蛋白的方式不止一种。通过更好地测量和成像纤维组装体，生物工程师可以更好地理解规定蛋白质语法如何影响毒性和生物功能的规则，从而研发更有效、更低毒的治疗方法。

首先，科学家们需要看出它们之间的区别，这是非常具有挑战性的，因为这些组装体的尺度非常微小。

"这些纤维的螺旋扭曲在光学显微镜，甚至一些超分辨率显微镜上都是不可能分辨的，因为它们太小了," 卢说。

通过卢实验室过去几年开发的高维成像技术，他们能够看到这些差异。

典型的荧光显微镜使用荧光分子作为灯泡来突出生物靶标的某些方面。在这项工作中，他们使用了尼罗红探针作为周围环境的传感器。当尼罗红在其周围随机探索并与纤维碰撞时，它会发出闪光，他们可以测量这些闪光以确定荧光探针的位置和取向。从这些数据中，他们可以拼凑出合成纤维组装体的完整图像，它们的叠加方式与淀粉样β蛋白等自然产生的纤维有着很大的不同。

他们的纤维组装体图像登上了ACS Nano的封面，这张图片由第一作者周维延制作，基于尼罗红的指向进行了编码。结果是一个蓝色、红色流动的肽段组装体图像，看起来像是一条河谷。

他们计划继续开发SMOLM等技术，开启在纳米尺度上研究生物结构和过程的新途径。

"我们正在看到现有技术无法看到的东西," 卢说。