Laboratorium Specjalistyczne Kriomikroskopii i Dyfrakcji Elektronowej – wersja 1

Profil
Zespół
Wyposażenie
Publikacje
Regulamin
Kontakt

Kriogeniczna mikroskopia elektronowa (ang. cryo-EM) w ostatnich latach zrewolucjonizowała badania strukturalne w naukach biologicznych i chemicznych. W tej metodzie używa się próbek przygotowanych przez witryfikację, tzn. gwałtowne zanurzenie w roztworze skroplonego kriogenu (etanu lub propanu) o temperaturze niższej niż -140°C. Taki proces uniemożliwia powstanie krystalicznego lodu i obecnie jest najlepszym możliwym sposobem zachowania natywnej struktury badanej próbki, która jest kompatybilna z wysokorozdzielczym obrazowaniem przy użyciu wiązki elektronowej, w odróżnieniu od stosowanych w przeszłości metod barwienia ciężkimi metalami i osadzania w żywicach.

Twórcy techniki cryo-EM zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2017 r., a od tego czasu popularność tej metody gwałtownie wzrosła i wiele ośrodków naukowych na całym świecie inwestuje w laboratoria specjalistyczne (ang. core facilities) związane z cryo-EM.

Mikroskop 200kV Glacios działa w CeNT w ramach Laboratorium Kriomikroskopii i Dyfrakcji Elektronowej, które oprócz samego mikroskopu wyposażone jest w pełni do przygotowania i witryfikacji próbek oraz w kompleksową infrastrukturę informatyczną dedykowaną do przechowywania i procesowania dużych ilości danych. W Polsce są obecnie 2 ośrodki przeprowadzające badania cryo-EM (CeNT UW i Solaris UJ w Krakowie), ale tylko na mikroskopie w CeNT prowadzone są badania obejmujące wszystkie trzy nurty aplikacyjne tej technologii:

• analiza pojedynczych cząsteczek (ang. Single Particle Analysis) – do badań strukturalnych oczyszczonych makromolekuł np. białek, kwasów nukleinowych, wirusów z rozdzielczością poniżej 3Å
• krio-tomografia (cryo-ET) – do obrazowania w trzech wymiarach unikalnych struktur w makromolekularnej skali np. liposomów, pęcherzyków sekrecyjnych tzw. EVs, kubosomów itp.
• mikrodyfrakcja elektronowa (micro-ED) – do określania struktury przestrzennej nanokryształów małych cząsteczek organicznych, minerałów, związków typu MOFs, białek itp. W CeNT zaimplementowaliśmy tą technikę jako pierwszy ośrodek w Polsce i jeden z kilku w Europie.

Kierownik
Krzysztof Woźniak

Pracownicy
Tomasz Góral
Szymon Sutuła
Magdalena Woińska

• Tian Y, Liang R, Kumar A, Szwedziak P, Viles JH. 3D-visualization of amyloid-β oligomer interactions with lipid membranes by cryo-electron tomography. Chem Sci. 2021 Mar 31;12(20):6896-6907. doi: 10.1039/d0sc06426b. PMID: 34123318; PMCID: PMC8153238.
• Alvarez-Malmagro J, Jablonowska E, Nazaruk E, Szwedziak P, Bilewicz R. How do lipid nanocarriers – Cubosomes affect electrochemical properties of DMPC bilayers deposited on gold (111) electrodes? Bioelectrochemistry. 2020 Aug;134:107516. doi: 10.1016/j.bioelechem.2020.107516. Epub 2020 Mar 20. PMID: 32222670.
• Alvarez-Malmagro J, Matyszewska D, Nazaruk E, Szwedziak P, Bilewicz R. PM-IRRAS Study on the Effect of Phytantriol-Based Cubosomes on DMPC Bilayers as Model Lipid Membranes. Langmuir. 2019 Dec 17;35(50):16650-16660. doi: 10.1021/acs.langmuir.9b02974. Epub 2019 Dec 5. PMID: 31746606.
• Cytryniak A, Nazaruk E, Bilewicz R, Górzyńska E, Żelechowska-Matysiak K, Walczak R, Mames A, Bilewicz A, Majkowska-Pilip A. Lipidic Cubic-Phase Nanoparticles (Cubosomes) Loaded with Doxorubicin and Labeled with 177Lu as a Potential Tool for Combined Chemo and Internal Radiotherapy for Cancers. Nanomaterials (Basel). 2020 „Nov 16;10(11):2272. doi: 10.3390/nano10112272. PMID: 33207760; PMCID: PMC7696353.”
• Piszczatowska K, Czerwaty K, Cyran AM, Fiedler M, Ludwig N, Brzost J, Szczepański MJ. The Emerging Role of Small Extracellular Vesicles in Inflammatory Airway Diseases. Diagnostics (Basel). 2021 Feb 2;11(2):222. doi: 10.3390/diagnostics11020222. PMID: 33540806; PMCID: PMC7913078.