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文章来源: 博科园       发布时间:2019-03-04

用显微镜越来越深入细胞,对细胞核等结构的成像越来越准确,获取细胞多蛋白复合物最详细的视图:所有这些都是显微镜专家马库斯·绍尔(Markus Sauer)在德国巴伐利亚州朱利安-马克西米利安-维尔茨堡大学(JMU)生物中心所追求的目标。与来自日内瓦和瑞士洛桑的研究人员一起,他现在证明了一种迄今为止还不确定的超分辨率显微镜方法是可靠的。这里我们讨论的是超微结构膨胀显微镜(U-ExM),简而言之,它是这样工作的:被成像的细胞结构,在这种情况下是多蛋白复合物,被固定在聚合体中——就像装饰圣诞树一样。


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细胞结构没有变形:蛋白质之间的相互作用被破坏,聚合物被液体填充。然后聚合物在所有空间方向上均匀膨胀四倍。这些抗原被保留下来,随后可以被染色标记的抗体染色,到目前为止,许多科学家认为聚合物的膨胀过程并不均匀,最终会产生扭曲的表示法。有了U-ExM,可以真正描绘出超微结构的细节,这种方法是可靠的。它提供的图像分辨率是普通显微镜的四倍。中心粒开始运动:研究小组目前正在《自然方法》上以中心粒为例证明了这一点。


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左边是一个膨胀的人体细胞,中间有微管(蓝色)和一对中心粒(黄色-红色)。右边是两个膨胀中心粒对的详细结构。玖玖热在线视频精品网:Fabian Zwettler / University of Würzburg


这些圆柱形的蛋白质结构在细胞分裂中发挥着重要作用,正如维尔茨堡生物学家西奥多·博韦里(Theodor Boveri) 1888年首次描述的那样。实验选择了中心粒,因为它们的结构已经广为人知。这使我们能够看到,与电子显微镜相比,U-ExM工作可靠,甚至保留了构成中心粒的微管三联体的手性。接下来JMU的研究人员想要使用这种显微镜方法来分析细胞结构,而这种细胞结构目前还没有如此精确的图像。例如,这些是中心分子的子结构——核孔复合体或突触复合体。所有这些分子现在都可以通过光学显微镜第一次以分子分辨率观察到。


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黄色影片三级片超微结构检测


从微米到埃


借助微米至埃的分辨率,电子显微镜可用于检测大脑和眼睛中的神经元结构,甚至是细胞内的单个病毒。从组织到蛋白质,电子显微镜推动着生物科学多个领域中的研究。 组织生物学研究用于检测细胞与其周边环境之间的相互作用,旨在从器官或整个生物体层面上去理解活体生物系统。为实现三维成像,须对样品进行连续切片,通常会使用超薄切片机或聚焦离子束,成像后对数据进行重构,生成三维图像。


纳米级切片和三维成像


蔡司已在扫描电子显微镜 MERLIN 3View 和 SIGMA 3View 中实现了集成有超薄切片机的连续切片成像技术(SBF-SEM),这项简便快速的技术由 Gatan 久爱成疾提供。超薄切片机是一种更快速的方法,而聚焦离子束则能实现更精细的样品切割。蔡司 CrossBeam FIB-SEM 工作站 先磨蚀掉样本表面,再借助 ATLAS 3D 软件重构三维图像数据。切片厚度可达纳米级别,超微结构检测通常会生成大量数据,因此需要优化数据采集流程。当生物样品切片和成像变得越来越自动化时,分析图像中包含的大量信息就成了真正的难题。


冷冻断裂细胞


作为所有活体生物的基础,它是理解细胞组织、过程和内部活动的关键。使用电子显微镜在含水的条件下检测细胞膜和细胞形态。使用冷冻断裂技术固定细胞,检测细胞内部超微结构,如细胞核蛋白质的定位和功能、细胞骨架结构,蛋白质、核糖体和线粒体的功能。


来自:维尔茨堡大学


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