Kriomikroskopia SOLARIS jest specjalistyczną pracownią, która dysponuje dwoma najwyższej klasy mikroskopami transmisyjnymi przeznaczonymi do analiz strukturalnych z wykorzystaniem technik: analizy pojedynczych cząstek (ang. single particle analysis, SPA), kriotomografii elektronowej (ang. cryo-electron tomography, cET) oraz dyfrakcji elektronowej na mikrokryształach (ang. microcrystal electron diffraction, MicroED).
Opis metody badawczej
Transmisyjna kriomikroskopia elektronowa (Krio-TEM) jest metodą obrazowania opartą na elastycznym rozpraszaniu wiązki elektronów przechodzących przez badany preparat. Elektrony rozproszone podczas transmisji tworzą na detektorze dwuwymiarową, powiększoną projekcję obserwowanych obiektów, np. molekuł zawieszonych w szklistej warstwie lodu. Dzięki krótkiej fali elektronów (rzędu pikometrów) możliwe jest uzyskanie niemal atomowej rozdzielczości pomiaru.
Dla obserwacji Krio-TEM kluczowe jest odpowiednie przygotowanie preparatu. Najczęściej próbkę (molekuły w roztworze buforu) zamraża się poprzez bardzo szybkie zanurzenie siatki mikroskopowej z naniesioną próbką w ciekłym etanie. Zapobiega to krystalizacji cząsteczek wody, a utworzony lód amorficzny unieruchamia cząsteczki i umożliwia zachowanie ich pierwotnej struktury. Co istotne, w przeciwieństwie do krystalografii rentgenowskiej, TEM nie wymaga uprzedniej krystalizacji molekuł. Podczas obrazowania w kriomikroskopie elektronowym próbka jest stale schładzana do temperatury ciekłego azotu, aby utrzymać lód w stanie amorficznym, a także by zmniejszyć uszkodzenia radiacyjne cząsteczek biologicznych. Struktura przestrzenna makromolekuł rekonstruowana jest z tysięcy obrazów pojedynczych cząsteczek (projekcja wsteczna), przedstawiających ich dwuwymiarowe projekcje w przypadkowych orientacjach.
Kriomikroskopia SOLARIS – historia pracowni
Specjalistyczna pracownia Kriomikroskopii SOLARIS powstała w październiku 2018 roku, z inicjatywy konsorcjum, w skład którego weszło osiemnaście najlepszych polskich instytucji naukowych prowadzących badania z zakresu biologii strukturalnej. Konsorcjum działa pod kierunkiem dr hab. Sebastiana Glatta (Małopolskie Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie) oraz dr hab. Marcina Nowotnego (Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie). Oficjalne otwarcie nastąpiło 1 marca 2019 r. podczas Pierwszego Zjazdu Konsorcjum.
Kriomikroskopia SOLARIS w pełni funkcjonuje od września 2019 r., kiedy to mikroskop Krios G3i został po raz pierwszy udostępniony dla użytkowników, w naborze wniosków o dostęp do infrastruktury badawczej. Od tego czasu pracownia wsparła licznych naukowców, z Polski oraz Europy Centralnej i Wschodniej, w ich badaniach mających na celu określenie struktur przestrzennych różnych makrocząsteczek.
Obecnie w SOLARIS dostępne są dwa wysokiej klasy kriomikroskopy – Krios G3i oraz Glacios (oba produkcji Thermo Fisher Scientific) w pełni przeznaczone do pomiarów w zakresie temperatur ciekłego azotu.