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近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所融創(chuàng)中心付國(guó)副研究員團(tuán)隊(duì)，在基于單分子定位的光學(xué)超分辨顯微術(shù)領(lǐng)域取得研究進(jìn)展。相關(guān)成果以“Molecular Resolution Imaging Based on Two-color Single-Molecular Localization Microscopy (SMLM)”為題發(fā)表于Optics Express。

2006年Eric Betzig提出基于單分子定位的超分辨顯微術(shù)，打破了光學(xué)衍射極限，實(shí)現(xiàn)了幾納米到幾十納米的分辨率，從而獲得了2014年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將光學(xué)超分辨顯微術(shù)的分辨率提升到了分子尺度（2-4nm），甚至逼近了1?nm的空間分辨率。然而，這些技術(shù)往往需要極其復(fù)雜和成本高昂的光學(xué)系統(tǒng)，或者需要定制化的樣品準(zhǔn)備，因而極大地限制了這些顯微術(shù)的廣泛使用。為此，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種應(yīng)用難度更低的分子尺度分辨率的光學(xué)超分辨顯微術(shù)，命名為MITI (Molecular Imaging by Two-color Imaging )。

MITI結(jié)合了單分子定位顯微術(shù)和雙色成像技術(shù)，通過(guò)雙色成像，將不同熒光標(biāo)記的熒光分子進(jìn)行分離，對(duì)獲得的熒光分子的定位分布進(jìn)行擬合，獲得該熒光分子的中心和定位精度，擬合得到的定位精度等于單分子定位顯微術(shù)的定位精度（幾納米到幾十納米）除于熒光分子的定位總數(shù)，理論上最高分辨率可以到亞納米。MITI能夠有效分辨標(biāo)記在2-10 nm長(zhǎng)的單鏈DNA兩端的熒光分子以及融合在5 nmFtsZ蛋白兩端的光控?zé)晒獾鞍祝⑶襇ITI可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的2-10 nm的距離測(cè)量。MITI為分子尺度的生物學(xué)過(guò)程的解析提供了一個(gè)有效手段，在分子尺度生物結(jié)構(gòu)和距離的解析開(kāi)辟了一條新的通道。

本工作得到了上海光機(jī)所啟動(dòng)基金支持。

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圖 1. MITI原理示意圖。（a-d）單分子定位顯微術(shù)（SMLM）的成像過(guò)程，分別為納米結(jié)構(gòu)標(biāo)記示意圖（a），單分子定位分布（b），基于單分子定位分布生成的超分辨圖像（c）以及單分子定位精度的分布（d）。（e-j）MITI的成像過(guò)程，分別為納米結(jié)構(gòu)標(biāo)記示意圖（e），雙通道內(nèi)的單分子定位分布（f），基于單分子定位分布生成的超分辨圖像（g），單分子定位精度的分布（h），MITI圖像（i）以及雙通道合并的MITI圖像（j）。