La microscopía ha sido durante mucho tiempo una piedra angular para estudiar la organización de la cromatina y la arquitectura nuclear, revelando cómo el ADN y las proteínas asociadas a histonas se organizan en el espacio nuclear 3D y afectan la regulacióngénica 1,2. La microscopía de fluorescencia convencional ha proporcionado valiosos conocimientos sobre dominios de cromatina a gran escala como territorios cromosómicos, cromocentros y cuerposnucleares 3,4, factibles in situ, en particular en tejidos radiculares de plantas 3,5,6. Sin embargo, estas técnicas están fundamentalmente limitadas por la barrera de difracción de la luz, restringiendo la resolución espacial a aproximadamente 200 nm lateralmente y 500 nmaxialmente 7. Esta limitación oculta los detalles a escala nanométrica del plegamiento de la cromatina, los patrones de modificación de las histonas y la compartimentación transcripcional que subyacen a la regulación epigenética. Para superar esta barrera, se desarrollaron enfoques de microscopía de superresolución (SRM) como la microscopía de iluminación estructurada (SIM)8, la depleción de emisión estimulada (STED)9,10 y la microscopía de localización de molécula única (SMLM)11,12, que alcanzaron resoluciones que van desde 100 nm hasta unos pocosnm 13.
Entre las técnicas de SRM, el SMLM —incluyendo la Microscopía de Localización Fotoactivada (PALM)13 y la Microscopía de Reconstrucción Óptica Estocástica Directa (dSTORM)— ofrece una resolución espacial excepcional combinada con especificidadmolecular 14. Al detectar las posiciones de fluoróforos individuales a lo largo del tiempo, SMLM reconstruye imágenes de alta precisión a nanoescala de dominios de cromatina, marcas de histonas y estructuras nucleares en célulasindividuales 15,16. Esta capacidad ha transformado la investigación sobre la cromatina en sistemas de mamíferos, donde el SMLM se ha aplicado para visualizar el agrupamiento de nucleosomas, la compactación de la cromatina y los patrones de modificación de histonas con un detalle sinprecedentes 15,16,17. En cambio, la aplicación de SMLM a núcleos vegetales sigue siendo limitada, en gran parte debido a desafíos técnicos asociados a las propiedades del tejido vegetal, como alta autofluorescencia, rigidez de la pared celular y la presencia de compuestos dispersores de luz como el almidón yla clorofila 18. Además, la naturaleza delicada de los núcleos durante el aislamiento y el marcado requiere flujos de trabajo optimizados para mantener la integridad estructural y minimizar la fluorescencia de fondo durante sesiones prolongadas de imagen.
El protocolo descrito aquí fue desarrollado originalmente por Elizabeth Kracik-Dyer y Célia Baroux para la microscopía de depleción de emisión estimulada (STED) 19. Posteriormente fue optimizado y adaptado para satisfacer los requisitos específicos de la imagen STORM con la integración de conocimientos procedentes de aplicaciones de microbiologíapublicadas 20,21,22. El objetivo general es proporcionar un flujo de trabajo optimizado y reproducible para la imagen de SMLM de núcleos aislados de Arabidopsis thaliana. Al integrar fijación optimizada, suave alteración mecánica y marcaje con fluoróforos en suspensión, este método preserva la morfología nuclear mientras elimina eficientemente contaminantes citoplasmáticos que a menudo comprometen la calidad de imagen. La inmovilización de núcleos marcados en almohadillas de agarosa de baja fusión garantiza estabilidad mecánica durante la adquisición, permitiendo la obtención de imágenes a largo plazo de molécula única a nanoescala. En comparación con los protocolos SRM descritos anteriormente para núcleos de plantas—especialmente los basados en la microscopíaSTED 19,23—este flujo de trabajo utiliza fluoróforos fotoconmutables (por ejemplo, AF647, JF549), y reduce la fluorescencia de fondo gracias a pasos de lavado que eliminan clorofila y residuos tisulares, y mejora la homogeneidad del marcaje añadiendo las moléculas de marcaje directamente a los núcleos fijos y permeabilizados. En consecuencia, permite una visualización consistente de modificaciones de la cromatina, compartimentos nucleares y patrones epigenéticos en núcleos individuales. Al reducir las barreras técnicas para implementar la SMLM en plantas, este método amplía el acceso a la imagen a escala nanométrica y proporciona una base para estudiar cómo la organización de la cromatina y la arquitectura nuclear contribuyen a la regulación génica en respuesta a señales de desarrollo y medioambientales.