Sürətlə hərəkət edən molekulların yüksək keyfiyyətli görüntüsünü tutmaq və təhlil etmək daha asan olacaq. Riyaziyyat departamentinin köməkçi professoru İoannis Sqouralis və həmkarları mikroskopiyaya yeni səviyyə əlavə edən alqoritm hazırlayıblar: hərəkətdə super rezolyusiya.

Super rezolyusiyaya malik mikroskopiyanın qabaqcıl inkişafı 2014-cü il Kimya üzrə Nobel Mükafatına layiq görülüb. O , işıq fizikasının müəyyən etdiyi xas məhdudiyyətləri aradan qaldıran bir sıra texnika ilə optik mikroskopiyanı təkmilləşdirir . İşıq dalğalarının yüksək tezlikli salınımları çılpaq gözlə və ya adi kameralar tərəfindən aşkarlanmır və davamlı görünür. Super rezolyusiyaya malik mikroskopiya difraksiyaya görə ümumi mikroskoplar və optik cihazlar tərəfindən qaçırılan işığın dalğa uzunluğundan daha dəqiqləşdirilmiş detalları çəkir.

“Adi biomolekulları müşahidə etməyimiz lazım olan biokimya və molekulyar biologiya sahəsində elmi təcrübələr üçün bu cür çatışmayan detallar çox vacibdir” dedi Sgouralis. “Xüsusilə, DNT, RNT və zülallar kimi mühüm biomolekullar işığın dalğa uzunluğundan təxminən 1000 dəfə kiçikdir, nəticədə onların təsvirləri səs-küylü, təhrif olunmuş və çox bulanıq görünür – bu da onları elmi məqsədlər üçün uyğunsuz edir.”

PALM və ya STORM kimi super rezolyusiyaya malik alətlər çatışmayan məlumatları bərpa etmək və molekulyar səviyyədə dəqiq hərəkətsiz şəkillər çəkmək üçün təsvir analizi alqoritmlərinə etibar edərək bu detalları doldurur.

“Super rezolyusiyaya malik təcrübələr həyat elmlərinə böyük təsir göstərsə də, onlar yalnız biomolekullar hərəkətsiz qaldıqda itkin məlumatı bərpa etməyə imkan verir” dedi Sgouralis. “Lakin həyat hərəkətdən ibarətdir və canlı orqanizmdəki biomolekullar daim hərəkət edir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722784680&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-bnp-track-algorithm-clearer-picture.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1722782760694&bpp=4&bdt=1636&idt=5155&shv=r20240731&mjsv=m202407290101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722784538%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722784538%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=5199298808887&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2075&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31085722%2C42531706%2C95334526%2C95334829%2C95337027%2C95337869%2C95337195%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=1614287306571373&tmod=1806265195&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C1440%2C860%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

İyulun 22-də Nature Methods jurnalında dərc olunmuş yeni tədqiqatlarında Sgouralis və həmkarları, hərəkət edən biomolekullar üçün super rezolyusiyaya imkan verən ilk görüntü təhlili alqoritmi olan Bayesian qeyri-parametrik yol (BNP-Track) adlı yeni çərçivəni nümayiş etdirirlər.

“Biz mikroskopiya təcrübəsinin şəkillərini təhlil edən və hətta biomolekullar daim mövqe dəyişdikdə belə itkin məlumatları bərpa edən qabaqcıl riyazi üsullar hazırladıq” dedi Sgouralis. “Bizim işimiz canlı hüceyrələr daxilində hərəkət edən biomolekulları birbaşa müşahidə etməyə və onların hərəkətini işığın dalğa uzunluğunda təmin olunduğundan daha incə dəqiqliklə yenidən qurmağa imkan verir. Bu, indi biokimya, molekulyar biologiya və biotexnologiyada əvvəllər əlçatmaz olan yeniliklərə imkan verir.”

BNP-Track tədqiqatçılara biomolekulyar davranışla bağlı cavabsız sualları həll etməyə imkan verir: Biomolekullar hüceyrə daxilində müəyyən yerlərdə yığılmağa meyllidirmi? Onlar bir və ya bir neçə yerdən yaranır? Onlar hüceyrənin xaricindən hüceyrənin içərisinə və ya hüceyrədən hüceyrəyə necə daşınırlar? Müəyyən biomolekullar bir yerdə qalmağa və ya dağılmağa üstünlük verirlər?

“Bunlar adətən dərman kəşfi zamanı və ya molekulyar biologiyanın mərkəzi doqmasını öyrənərkən verilən suallardan yalnız bəziləridir ” dedi Sgouralis.

BNP-Track tədqiqatı üçün növbəti addımlar bu yeni alqoritmləri işə salmaq üçün lazım olan vaxtı sıxlaşdırmağa çalışacaq.

“Yalnız bir eksperimentin şəkillərini təhlil etmək üçün onlar bir neçə saat işləməlidirlər” dedi Sgouralis. “Yaxın gələcəkdə aparılan tədqiqatlar bunları bəlkə də bir neçə dəqiqə və ya saniyəyə endirməlidir. Sonra biz çoxlu eksperimentlərdən olan şəkilləri sürətlə təhlil edə bilərik.”

Onlar həmçinin laboratoriya vəziyyətlərinin spektrində lazım olan müxtəlif mikroskop qurğuları ilə işləmək üçün alqoritmlərin xüsusi versiyalarını hazırlayacaqlar. Bu arada, Sgouralis və komandası tərəfindən BNP-Track innovasiyası kəşf üçün yeni zəmin yaradır.

Daha çox məlumat: Ioannis Sgouralis et al, BNP-Track: a framework for superresolved tracking, Nature Methods (2024). DOI: 10.1038/s41592-024-02349-9

Jurnal məlumatı: Nature Methods