Marine Biological Laboratory (MBL)'de üretilen bir mikroskobu kullanarak biyologlar, alet geliştiricileri ve hesaplamalı bilimle uğraşan bilimcilerden oluşan ortak çalışmaya dayalı bir ekip, insan ve diğer ökaryotların hücrelerinde bulunan oldukça yoğun ve esrarengiz kromozomal materyal olan heterokromatinin yoğunluğunu ilk kez ölçtü. Bulgular, Ağustos 2017`de Molecular Biology of the Cell'de yayımlandı.

Araştırmacılar, heterokromatin olarak adlandırılan, hücre çekirdeğinde koyu ve dağınık bölgeler halinde görünen, yoğun şekilde sıkıştırılmış formdaki kromatinin yoğunluğunu ölçtüler. Yakın zamana kadar, bu "kromozomal karanlık madde"nin kodlamayan DNA ya da susturulmuş gen içerdiği düşünülmekteydi; ancak yeni araştırma heterokromatin DNA'nın aslında tamamen durgun olmadığını ortaya atıyor. Bu olasılığı değerlendirmek için heterokromatinin özellikleri canlı hücrelerde incelenmeli; ancak bu geleneksel mikroskopların kullanımıyla oldukça güç.

Araştırma ekibi heterokromatinin doğal haldeki yoğunluğunu 2000'li yılların ortasında ilk kez üretilen ve o zamandan bu yana geliştirilen "orientation-independent differential interference contrast" adlı  yönden bağımsız ayrımsal girişim zıtlıklı mikroskop (OI-DIC) ile ölçmeyi başardı. OI-DIC'nin ilk önemli uygulaması boyanmamış canlı hücreler ya da izole edilmiş organellerde yapı ve hareketin incelenmesine olanak sağlamasıdır; çünkü herhangi bir müdahalede bulunmadan uzun  dönem inceleyebilmeyi sağlamıştır.

1970'lerden beri, biyologlar tarafından sıkça kullanılan konvansiyonel ayrımsal girişim zıtlıklı mikroskop (DIC microscopy) tekniği, ışık atımlarını kesen veya makaslayan bir engelleme yoluna başvurarak kontrasta dayalı canlı ve modifiye edilmemiş hücre ve doku görüntülerinin elde edilmesini sağlıyor.

1980'lerin başlarında ise, MBL'de Shinya Inoué ile Robert ve Nina Allen (Dartmouth College) bağımsız olarak video özellikli DIC'ları keşfetti ve bu da tekniğin hem başarısını hem de çözünürlüğünü artırdı. Tüm bunlara karşın, DIC mikroskoplar ışık kesilme düzlemlerine denk gelen hücresel yapıları görünmez bıraktığından bilim insanlarının bir örneği çevirerek defalarca görüntülemeden tam bir görüntü elde etmesine olanak vermiyordu.

2002 yılında ise Shribak,  yönden bağımsız (orientation-independent) DIC mikroskopları öne sürerek bu sorunu aşmayı başardı ve OI-DIC mikroskoplar, farklı ışık kesişme yönlerinde de hızlıca görüntü elde etmeyi sağlıyordu. Yine konvansiyonel mikroskoplara göre, parça sayımına izin vermesi yani niceliksel ölçüm ve gözlemleri yapabilmek OI-DIC mikroskopları adım öne taşıyordu.

2016 yazında, Shribak ile çalışan University of Chicago'dan Thomas Rhines, optik mikroskopların çözünürlüğünü ölçmeyi sağlayan bir metot geliştirdi ve tekniğini OI-DIC mikroskoplara odakladı. En iyi  çözünürlükte 250 nanometreye kadar ulaşabildiklerini belirten araştırmacılar, bu analiz için daha iyi algoritmalar üzerinde de çalışacaklarını belirtiyor.

---

Kaynak:

• Marine Biological Laboratory. "Microscope invented at marine biological laboratory illuminates chromosomal 'dark matter'." ScienceDaily. ScienceDaily, 12 September 2017. < www.sciencedaily.com/releases/2017/09/170912134833.htm >.

Makale Referans:

• Ryosuke Imai, Tadasu Nozaki, Tomomi Tani, Kazunari Kaizu, Kayo Hibino, Satoru Ide, Sachiko Tamura, Koichi Takahashi, Michael Shribak, Kazuhiro Maeshima. Density imaging of heterochromatin in live cells using orientation-independent-DIC microscopy. Molecular Biology of the Cell, 2017; mbc.E17-06-0359 DOI: 10.1091/mbc.E17-06-0359

---