波恩大学的微生物学家和生物物理学家开发了一种方法，可以使观察分子的高通量过程加快五倍，从而能够深入了解迄今为止未知的细胞功能。

以涡轮速度追踪分子

紫外线会导致我们的DNA突变，从而可能导致癌症。然而，人体有可以部署的防御机制。波恩大学微生物学和生物技术研究所的科恩·马滕斯(KoenMartens)解释说：“DNA损伤会激活分子，快速修复它，最好是在细胞分裂和损伤扩散之前。”然而，没有人确切知道这种细胞修复功能的运作速度有多快，马滕斯现在想弄清楚这一点。

然而，说起来容易做起来难，因为迄今为止使用的方法还不足以准确跟踪单个分子。“单粒子追踪涉及用荧光灯标记分子，使其成为一种灯泡，”马滕斯解释道。

“然后，我们使用高分辨率显微镜每秒拍摄数百张照片。我们的‘灯泡’照亮了细胞黑暗中的分子，使我们能够观察它并跟踪它随时间的运动。这使我们能够测量它的运动。”扩散以及它如何与其他细胞成分相互作用。”

通过观察分子之间的间隙以及单个分子从一张照片到另一张照片的行进距离，研究人员可以判断粒子是否在细胞内自由移动或与其他分子相互作用。

就DNA修复而言，这表明酶何时执行修复工作(当它们与DNA相互作用时)以及何时“空闲”(即在细胞内自由扩散)。

然而，该方法确实有一个缺点。“同时追踪多个分子是很困难的，”马滕斯解释道。“当它们的路径交叉或靠得太近时，实际上会导致两个灯泡合并。然后就不可能识别它们的运动。”

因此，到目前为止，微生物学家不得不一个接一个地研究分子，这是一个耗时的过程，这个过程过于冗长，无法观察DNA修复分子“发挥作用”。事实上，单粒子跟踪目前比修复过程本身花费的时间更长。

为了解决这个问题，Martens创建了一款软件来加速高吞吐量过程。TARDIS(“相对距离的时间分析”的缩写)对位置之间的距离(即单张照片中分子的位置)进行全面分析，并增加时间滞后。该工作已发表在《自然方法》杂志上。

它不再像以前那样关注单个点，而是着眼于细胞内的整个运动序列，从而同时检查所有分子。“TARDIS使测量过程至少快五倍，且不会丢失任何信息，”Martens说道。

这意味着他现在可以将注意力集中在研究项目的剩余部分，使用TARDIS更详细地研究DNA修复过程。“我特别感兴趣的是研究修复某些类型的损伤有多容易或困难，以及特定剂量的紫外线辐射或化学物质对DNA的损伤有多严重，”Martens说。