Nagroda Nobla z chemii za rok 2014 209

NAGRODA NOBLA Z CHEMII ZA ROK 2014: ZA „OPRACOWANIE METOD SUPERROZDZIELCZYCH W MIKROSKOPII FLUORESCENCYJNEJ”, ERIC BETZIG, WILLIAM MOERNER I STEFAN HELL Streszczenie

Niniejszy artykuł opisuje prace Erica Betziga, stępnie omówię postęp prowadzący do obejścia limi- Stefana W. Hella i Williama E. Moernera, które do- tu rozdzielczości optycznej i przedstawiona zasada prowadziły ich do Nagrody Nobla z dziedziny che- działania mikroskopii PALM, stworzonej przez Erica mii „za stworzenie metod superrozdzielczych w mi- Betziga. Podkreślona zostanie rola cząsteczek foto- kroskopii fluorescencyjnej”. Na wstępie przedstawię przełączalnych barwników fluorescencyjnych w tych pokrótce problem rozdzielczości układów optycz- pracach i rola Williama E. Moernera w ich tworze- nych oraz omówione szczególne znaczenie mikro- niu. Na koniec omówię mikroskop konfokalny STED, skopii fluorescencyjnej w rozwoju nauk o życiu. Na- zbudowany przez Stefana W. Hella.

2014 NOBLE PRIZE IN CHEMISTRY: ERIC BETZIG, WILLIAM MOERNER AND STEFAN HELL FOR THE DEVELOPMENT OF SUPER-RESOLVED FLUORESCENCE MICROSCOPY Summary

In this paper we describe works of Eric Betzig, optical resolution is described as well as basic ideas Stefan W. Hell and William E. Moerner which lead underlying PALM microscopy by Eric Betzig are in- them to the Nobel Prize in Chemistry “for the devel- troduced. The use of photoswitchable fluorescent opment of super-resolved fluorescence microscopy”. dyes is emphasized together with role of William E. The problem of resolution in optics is shortly dis- Moerner in their development. Finally, the construc- cussed as well as the importance of fluorescence mi- tion of STED confocal microscope built by Stefan W. croscopy in life sciences. The way of how to bypass Hell is presented.

Abbe E., 1873. Beitrage zur Theorie des Mikroskops Hell S. W., Wichmann J., 1994. Breaking the diffrac- und der mikroskopischen ¨Wahrnehmung. tion resolution limit by stimulated emission: Arch. für Mikroskopische Anat. 9, 413–468. stimulated-emission-depletion fluorescence mi- Allen R. D., Allen N. S., Travis J. L., 1981. Video-en- croscopy. Opt. Lett. 19, 780. hanced contrast, differential interference con- Inoue S., 1981. Video image processing greatly en- trast (AVEC-DIC) microscopy: a new method ca- hances contrast, quality, and speed in polariza- pable of analyzing microtubule-related motility tion-based microscopy. J. Cell Biol. 89, 346–356. in the reticulopodial network of Allogromia lati- Nienhaus K., Nienhaus G. U., 2014. Fluorescent pro- collaris. Cell Motil. 1, 291–302. teins for live-cell imaging with super-resolution. Betzig E., Patterson G. H., Sougrat R., Lindwasser Chem. Soc. Rev. 43, 1088–1106. O. W., Olenych S., Bonifacino J. S., Davidson M. Pawley J. (red.), 2006. Handbook of Biological Con- W., Lippincott-Schwartz J., Hess H. F., 2006. Im- focal Microscopy. Springer, New York. aging intracellular fluorescent proteins at nano- Rust M. J., Bates M., Zhuang X., 2006. Sub-diffrac- meter resolution. Science 313, 1642–1645. tion-limit imaging by stochastic optical recon- Dickson R. M., Cubitt A. B., Tsien R. Y., Moerner struction microscopy (STORM). Nat. Methods 3, W. E., 1997. On/off blinking and switching be- 793–795. haviour of single molecules of green fluorescent Schnapp B. J., Gelles J., Sheetz M. P., 1988. Nanome- protein. Nature 388, 355–358. ter-scale measurements using video light micros- Gunkel M., Erdel F., Rippe K., Lemmer P., Kaufmann copy. Cell Motil. Cytoskel. 10, 47–53. R., Hörmann C., Amberger R., Cremer C., 2009. Dual color localization microscopy of cellular nanostructures. Biotechnol. J. 4, 927–938.