Cell: Ученые разработали новую технологию получения изображений с гиперразрешением, которая раскрывает новые явления взаимодействия клеточных механизмов

Исследовательская группа Ли Донга из Института биофизики Китайской академии наук в сотрудничестве с доктором Эриком Бетцигом и Дженнифер Липпинкотт - Шварц из Медицинского института Говарда Хьюза (США) опубликовала в журнале Cell исследовательскую статью « Visualizing intracellular organelle and cytoskeletal interactions at nanoscale resolution on millisecond timescales». В этой статье * описывается технология получения изображений с гиперразрешением при световом освещении лучевой структуры (GI - SIM), которая позволяет получать высокоскоростные, длительные и сверхразрешающие изображения физиологических процессов в клетках и использует эту технологию для выявления новых форм взаимодействия между различными клетками и органами.

GI - SIM непрерывно визуализирует почти 10 000 изображений с высоким разрешением живых клеток с разрешением 97 нанометров и скоростью 266 изображений в секунду. По сравнению с ранее разработанной Ли Донгом технологией сверхразрешающей визуализации освещения с полностью внутренней отражающей структурой (TIRF - SIM; Li et al., Science, 2015), глубина изображения GI - SIM и количество получаемых сигналов увеличились в 10 раз; По сравнению с традиционными конфокальными или роторными конфокальными микроскопами GI - SIM обеспечивает в 2 раза более высокое пространственное разрешение и в 10 раз более высокую скорость визуализации; По сравнению с другими технологиями визуализации с гиперразрешением, GI - SIM обеспечивает примерно в 10 раз более высокую скорость визуализации и в 10 - 100 раз больше времени визуализации в диапазоне поля зрения клеточного размера. GI - SIM обеспечивает оптимизированную двумерную визуализацию динамики множественных клеточных механизмов внутри клетки, что позволяет исследователям обнаружить новое поведение множества клеточных механизмов, взаимодействующих друг с другом. Например:

(1) Три новых способа расширения трубчатой внутренней сети.

Сетевая структура внутренней сети формируется путем непрерывного расширения и слияния трубчатой внутренней сети. Предыдущие исследования показали, что существуют два способа расширения трубчатой внутренней сети: скольжение (Sliding) и комбинированный рост на конце полимеризации микротрубок (pTAC), и в исследовании были обнаружены три способа расширения трубчатой внутренней сети: микротрубчатая концевая тяга (dTAC), автостопом (Hitchhiking) и микротрубчатая зависимость (Budding).

2) Взаимодействие митохондрий и эндоплазматических сетей влияет на деление и слияние митохондрий.

Разделение митохондрий тесно связано с внутренней сетью, и статистика показывает, что около 85% митохондриального деления происходит в местах контакта митохондрий с внутренней сетью. Исследование также показало, что около 60% случаев слияния митохондрий происходит в местах соприкосновения митохондрий с внутренней сетью, а события слияния митохондрий с внутренней сетью обычно происходят быстрее, чем те, которые не вступают в контакт с внутренней сетью.

(3) Многоцветные изображения GI - SIM показали, что взаимодействие лизосом - эндоплазматической сети играет ключевую роль в регулировании динамического переноса и распределения лизосом в клетках.

(4) Предыдущие исследования показали, что эндоплазматические сети могут изменять свою сетевую структуру только путем слияния, и в исследовании наблюдалось, что подвижные лизосомы могут вызывать мгновенные разрушения трубчатых эндоплазматических сетей.

(5) Исследование подтвердило широкое взаимодействие между различными типами клеточных клеток в клетках млекопитающих и наблюдало, что морфологические изменения и миграция митохондрий, эндоплазматических сетей и других клеточных механизмов могут быть достигнуты путем их переноса на другие движущиеся клеточные сосуды без непосредственного набора моторного белка.

Го Юйтин, аспирант исследовательской группы Ли Донг, и Ли Ди, помощник исследователя, являются параллельными авторами, а Чжан Сивэй, аспирант, является вторым автором. Ли Донг и Эрик Бетциг и Дженнифер Липпинкотт - Шварц являются соавторами. Исследовательская группа ЛюЦзяцзя из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук и исследовательская группа Dan Kiehart из Университета Дьюка приняли участие в этой теме. (Биологическая долина)