Science:新的可视化技术让电镜都要遭淘汰
2016/03/03
在2月25日的Science上发表的研究运用最新的冷冻电子断层成像技术(Cryo-ET)对HeLa细胞核周围进行了三维快照。Cryo-ET提供的三位细胞图像现在有越来越高的分辨率,已经达到了亚纳米级的具有细胞形态的分辨率。

真核生物核的分子结构很大程度上仍未被开发。在2月25日的Science上发表的研究运用最新的冷冻电子断层成像技术(Cryo-ET)对HeLa细胞核周围进行了三维快照。Cryo-ET提供的三位细胞图像现在有越来越高的分辨率,已经达到了亚纳米级的具有细胞形态的分辨率。

原位成像技术是很具有挑战性的,因为有很多限制,但是现在可以克服了:(i)低温聚焦例子束可以洞察冷冻的细胞和组织,这些样本直接通过透射电子显微镜TEM观察会太厚。(ii)直接观测提高了冷冻透射电镜的图像质量。(iii)最近开发的电压相位板(VPP)提高了特别是低空间频率的相,且没有散焦需要对比,让获得的图像能直接显示结构状况。

Hela细胞通过绿色荧光蛋白标记β-微管蛋白,mCherry标记组蛋白2B。冷冻电子断层成像技术对核附近的三维图像分析显示可以对在核内和核膜的大分子复合物直接可视化


为了提供更好的量化的检测,该研究对80S的核糖体进行了检测,单个核糖体产生平均分辨率为28 Å的图像,而后根据他们在内质网的空间排列,内质网结合的核糖体(每143粒)产生了分辨率为35Å的图像。亚X线断层对核糖体的平均和分类体现了这种细胞质翻译机器的自然结构和组织。


大分子复合物通常不能严格地确定,因为它的结构是根据功能改变的。该研究对核孔复合物的大型动态结构分析显示显示了这项新技术可以检出单个复合物的差异。


Cryo-ET可用于对以前难以琢磨的结构比如核小体的链,核层状结构的丝进行原位可视化。
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    The molecular organization of eukaryotic nuclear volumes remains largely unexplored. Here we combined recent developments in cryo–electron tomography (cryo-ET) to produce three-dimensional snapshots of the HeLa cell nuclear periphery. Subtomogram averaging and classification of ribosomes revealed the native structure and organization of the cytoplasmic translation machinery. Analysis of a large dynamic structure—the nuclear pore complex—revealed variations detectable at the level of individual complexes. Cryo-ET was used to visualize previously elusive structures, such as nucleosome chains and the filaments of the nuclear lamina, in situ. Elucidation of the lamina structure provides insight into its contribution to metazoan nuclear stiffness.

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