Diffusion är den process som låter färgen spridas genom te, men det finns mycket mer i det än så:Det är också en av de mest grundläggande principerna som ligger till grund för levande cellers inre funktion. Molekylernas förmåga att röra sig i eller mellan celler avgör var – och om – de kan utföra sin funktion. Följaktligen, molekylers rörlighet kan avslöja mycket om deras uppgifter i den levande organismen. Forskare använder därför så kallade "FRAP"-analyser (FRAP:Fluorescence Recovery After Photobleaching) för att undersöka diffusionskinetik, en metod som etablerades för mer än 40 år sedan. Det tvärvetenskapliga teamet runt Patrick Müller vid Friedrich Miescher-laboratoriet i Max Planck Society i Tübingen, Tyskland, hade en ny syn på den här typen av experiment. I journalen Naturkommunikation de uppmärksammar begränsningarna hos redan existerande analysverktyg för FRAP-analyser – och erbjuder ett flexibelt och korrekt alternativ:deras mjukvara med öppen åtkomst "PyFRAP".
I FRAP-analyser, den tid som fluorescerande molekyler behöver för att fylla på ett blekt område mäts, bedömer i princip hur snabbt ett mörkt provområde blir ljust igen. Dock, utvärderingen av de resulterande mikroskopbilderna är allt annat än trivial:Molekylär rörelse beror, bland annat, på omgivningens form. Om en komplex struktur approximeras med alltför förenklade geometrier för att underlätta analys, de uppskattade diffusionskoefficienterna kan ligga långt ifrån de faktiska värdena. PyFRAP fungerar utan sådana förenklade antaganden och tar istället mer realistiska, tredimensionella strukturer beaktas. Programmet simulerar sedan experimentet numeriskt och använder klassiska algoritmer för att anpassa simuleringarna till de uppmätta data.
Dr Alexander Bläßle, huvudförfattare till publikationen, och hans kollegor har identifierat en mängd potentiella problem med nuvarande FRAP-analysmetoder och åtgärdat dessa under utvecklingen av PyFRAP. Denna grundlighet gav resultat:Jämfört med alternativa program, PyFRAP ger särskilt tillförlitliga resultat, speciellt under komplicerade förhållanden. Och dess flexibla initiala villkor tillåter också utvärdering av iFRAP-data (iFRAP:omvänd FRAP), ett relativt nytt alternativ till FRAP som är mindre skadligt för ömtåliga prover.
Med tillgången till en mer exakt analysmetod, nya tillämpningar för FRAP- eller iFRAP-analyser kan nu uppstå. Författarna påpekar att deras programvara kan hjälpa till att utforska interaktionerna mellan molekyler i levande organismer:Till exempel, det kan hjälpa till att avgöra om molekyler bromsas ned genom att interagera med (kanske hittills oupptäckta) bindningspartners.
PyFRAP har potential att etablera sig som ett nytt standardanalysprogram inom grundforskning. Hur som helst, den ger redan ett imponerande exempel på fördelarna med att ständigt utmana etablerade strategier och inte nöja sig med enkla, men mindre exakta lösningar.
