Biólogos celulares y expertos en bioimagen se unen para resolver secretos de cuarta dimensión

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Los biólogos celulares de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad Bar-Ilan en Israel y un experto en bioimágenes de la Universidad de Florida Central se están uniendo en lo que esperan pueda conducir a un gran avance en la comprensión de la organización tridimensional. del núcleo a lo largo del tiempo y su papel en determinadas enfermedades.

El equipo de ensueño recibió recientemente una subvención de $ 4.2 millones de los Institutos Nacionales de Salud. La subvención de cinco años es parte del Programa de Nucleomas 4D (4DN) de los NIH. El programa tiene como objetivo estimular el desarrollo de tecnologías que harán avanzar la comprensión de cómo se organiza el ADN dentro de las células en el espacio y el tiempo y cómo esto afecta las funciones celulares en la salud y la enfermedad.

El profesor asistente de óptica y fotónica de UCF, Kyu Young Han, desarrollará nuevos microscopios multifuncionales de alto rendimiento que el profesor de UIUC, Andrew Belmont, y otros investigadores de 4DN utilizarán para mapear proteínas y genes y observar su dinámica en la cuarta dimensión.

Una mejor comprensión de lo que sucede en estos pequeños lugares probablemente conducirá a respuestas para enfermedades que actualmente no tienen tratamiento y tal vez incluso curan a otras. El desafío es que los microscopios actuales carecen del tipo de energía necesaria para ver los detalles que los investigadores necesitan en el núcleo de la célula.

Hay microscopios que los investigadores utilizan en este momento, pero para cumplir con los objetivos de la 4DN, necesitamos un nuevo tipo de microscopio. También son caras. Mi equipo y yo estamos construyendo algo que tendrá varias características clave, que incluyen alta resolución y alto rendimiento, pero imágenes suaves que no rompen el banco “.

Kyu Young Han, Profesor Asistente de Optics and Photonics, Universidad de Florida Central

Han dice que los dos nuevos microscopios permitirán a Belmont ver proteínas y cromosomas dentro del núcleo moviéndose en tiempo real, lo que conducirá a una mejor comprensión de lo que está sucediendo en la expresión génica.

Han tiene una amplia experiencia en química y microscopía óptica. También tiene cierta experiencia en la creación de nueva tecnología con aplicaciones biomédicas. En 2018, desarrolló un microscopio de mosaico de barrido altamente inclinado (HIST), que se puede usar para obtener imágenes de una sola molécula en un área de imagen muy grande.

Belmont, de la Escuela de Biología Molecular y Celular, ha estado realizando un trabajo pionero en el movimiento y organización de los cromosomas dentro del núcleo.

El laboratorio de Belmont sospecha que puede haber al menos dos compartimentos en el núcleo de una célula que participan en el aumento de la expresión génica. Uno es la periferia del moteado nuclear. Puede haber otros lugares que sean críticos. Para estar seguros, necesitan poder observar lo que está sucediendo, por eso el microscopio es tan importante.

También en el equipo está Yaron Shav-Tal, investigador de la Universidad Bar-Ilan. Prestará su experiencia en el movimiento y transporte de ARN dentro de las células. Juntos planean arrojar nueva luz sobre la dinámica nuclear y su impacto en la biología de la regulación genética.

Han es profesor asistente en la Facultad de Óptica y Fotónica. Esta es la segunda subvención de los NIH de Han en menos de 30 días. A principios de este mes, se convirtió en el primer miembro de la facultad de la universidad en recibir el Premio de Investigación de Investigadores de Maximización de los Institutos Nacionales de Salud para investigadores en etapa inicial.

Antes de unirse a UCF en 2016, Han trabajó en el Instituto Max Planck en Alemania, donde estudió imágenes de fluorescencia de superresolución.

Su investigación postdoctoral, en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, se centró en el diseño de nuevas herramientas ópticas para aplicaciones biológicas, como el estudio de las interacciones ADN-proteína, la obtención de imágenes de ARN en células vivas y la revelación de la estructura nuclear en células de mamíferos. Tiene una patente, que fue comercializada por Leica.

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