研究人員:新擴張顯微技術(shù)讓隱藏分子“現(xiàn)形”
來源: 科技日報 2022-09-02 15:39:26
在活細胞內(nèi),蛋白質(zhì)和其他分子通常緊密地堆積在一起。這些密集的簇很難成像,因為無法將熒光標記嵌在分子之間而使它們可見。據(jù)29日發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學工程》雜志上的論文,美國麻省理工學院研究人員開發(fā)出一種新的方法來克服這一限制,使這些“看不見”的分子變得可見。該技術(shù)通過擴大細胞或組織樣本來“疏導”分子,從而使得分子更容易被標記。
這種方法建立在之前開發(fā)的擴張顯微鏡技術(shù)基礎(chǔ)之上,能讓科學家們可視化以前從未見過的分子和細胞結(jié)構(gòu)。使用這項技術(shù),研究人員可對神經(jīng)元突觸中發(fā)現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)進行成像。他們還對與阿爾茨海默病相關(guān)的β淀粉樣蛋白斑塊的結(jié)構(gòu)進行了詳細成像。
對細胞內(nèi)的特定蛋白質(zhì)或其他分子成像需要用與靶標結(jié)合的抗體攜帶的熒光標簽對其進行標記??贵w長約10納米,而典型的細胞蛋白直徑通常約為2—5納米,因此如果目標蛋白堆積得太密,抗體就無法與蛋白結(jié)合。
為了克服這一障礙,研究人員必須找到一種方法,可在擴大組織的同時保持蛋白質(zhì)的完整。他們使用熱量而不是酶來軟化組織,使組織膨脹20倍而不被破壞。分離出的蛋白質(zhì)在擴增后可用熒光標簽進行標記。
有了許多可用于標記的蛋白質(zhì),研究人員就能識別突觸內(nèi)的微小細胞結(jié)構(gòu),突觸是密集堆積著蛋白質(zhì)的神經(jīng)元之間的連接。他們對7種不同的突觸蛋白進行了標記和成像,這使得他們能夠詳細地觀察到由鈣通道與其他突觸蛋白排列而成的“納米柱”。這些納米柱被認為有助于提高突觸交流的效率。
研究人員還使用新技術(shù)對β淀粉樣蛋白成像,這是一種在阿爾茨海默病患者大腦中形成斑塊的多肽。利用小鼠的腦組織,研究人員發(fā)現(xiàn),β淀粉樣蛋白形成了以前從未見過的周期性納米簇,這些β淀粉樣蛋白簇還包括鉀通道。此外,他們還發(fā)現(xiàn)了沿著軸突形成螺旋結(jié)構(gòu)的β淀粉樣蛋白分子。
研究人員表示,這項技術(shù)能將突觸可視化,有助于回答許多有關(guān)突觸蛋白功能障礙的生物學問題。(科技日報實習記者 張佳欣)
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