Analýza interakčních potenciálů s rozlišením jednotlivých molekul

Abstract

Tato práce se zabývá mikroskopickými metodami pro zobrazování a analýzu interakčního potenciálu objektů, jejichž rozměry jsou menší než je difrakční limit světla. Tyto metody přinesly nový vhled do mikrosvěta a různých biologických procesů, které do té doby nebylo možné pozorovat. V rešeršní části byly jednotlivé metody popsány pomocí časového a prostorového rozlišení a byly uvedeny některé jejich aplikace, pro které jsou nejvhodnější. Dále je v experimentální části využita jedna z těchto metod, konkrétně interferometrická mikroskopie rozptýleného světla (iSCAT) pro měření a analýzu pohybu modelového systému. Modelový systém byl zde reprezentován proteinem, který spojuje mikrotubuly, a zlatou 20-nm částicí, která slouží jako rozptylová značka. Z naměřené trajektorie bylo možno vyčíst, že na některých místech docházelo k omezení pohybu. Dále byl v jednom takovém místě vypočten interakční potenciál s povrchem mikrotubulu. Pozorovaný protein se účastní buněčného dělení a pochopení jeho funkce může poskytnout nové informace ve výzkumu základních buněčných procesů.

This thesis deals with microscopic methods for imaging and analysis of the interaction potential of objects whose dimensions are smaller than the diffraction limit of light. These methods brought new insight into the microscopic world and various biological processes that could not be observed before. In the review part, the individual methods are described, their spatial and temporal resolution is compared, and some of their common applications is discussed. In the experimental part, interferometric scattering microscopy (iSCAT) is used for measuring and analyzing the motion of a model system. The model system was represented here by a protein that connects the microtubules and a gold 20-nm particle that serves as a scattering label. From the measured trajectory, it was possible to identify places where movement was restricted and the interaction potential with the microtubule surface was calculated at one site. The observed protein participates in cell division and understanding its function may provide new information in the research of basic cellular processe