Mikroskopie atomárních sil ve světě biomakromolekul

Abstract

Mikroskopie atomárních sil (AFM) umožňuje zobrazování objektů na mikrometrové až nanometrové škále a v poslední době se začíná uplatňovat při studiu biomakromolekul. V práci jsme popsali základní principy AFM s důrazem na praktické užití a se zvláštním důrazem na bioaplikace. Testovali jsme experimentální možnosti užití Alpha 300 - Ramanovského mikroskopu s přídavným AFM/SNOM modulem od firmy WITec. Demonstrovali jsme schopnost AFM přístroje studovat objekty buněčné velikosti (s rozměry řádu µm) na erytrocytech a zelené řase Desmodesmus quadricauda. Podařilo se nám pomocí AFM pozorovat postupný růst fibril proteinu lysozymu v průběhu dní - od rozměrů jader (s výškou ~3 nm) až po samotné fibrily (o výšce 3-10 nm a délce 100 nm až několik µm). Následně jsme pozorovali jednotlivé molekuly proteinu thyreoglobulinu (~6 nm) a též γ-globulinu (~3 nm). Z hlediska poměru signál/šum se jeví jako možné zobrazovat daným přístrojem objekty až do velikosti 2 nm.

Atomic force microscopy (AFM) enables sample imaging at the micro and nanoscale. Recently, the method is applied to investigate biomacromolecules. Here, we describe the basic principles of AFM with a special emphasis for bioapplications. We tested experimental abilities of Alpha 300 - the Raman microscope with AFM/SNOM accessory from WITec company. The ability of AFM to study objects of cellular dimensions was demonstrated on erythrocytes and green algae Desmodesmus quadricauda. We were able to observe growing of lysozyme protein fibrils on day scale - from dimensions of seeds (~3 nm height) up to fibrils itself (3-10 nm height and 100 nm up to micrometers length). Subsequently, we observed separate protein molecules of thyroglobulin (~6 nm) and also γ-globulin (~3 nm). It seems plausible to image objects up to 2 nm dimensions by the given device with respect to the signal/noise ratio.