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Cell:电镜下,肉眼看不见的的细微美图(病毒、细胞、分子……)

2016/03/12 来源:生物探索
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导读
近50年来,电子显微镜的发展为生命医学的研究打开了不一样的视窗和途径,相比于传统显微镜,它能够记录细微结构、组成成分、分子运动等。借助这些日益更新的成像技术,我们看到了很多堪比艺术品的显微图片。


当物理学与生物学结合,我们得以通过显微镜等成像技术看到细胞、病毒、分子等细微结构、成分。近50年来,电子显微镜的发展为生命医学的研究打开了不一样的视窗和途径,相比于传统显微镜,它能够记录细微结构、组成成分、分子运动等。借助这些日益更新的成像技术,我们看到了很多堪比艺术品的显微图片。

3月7日—11日是2016年生物物理学周,作为一个全球性纪念活动,旨在加强生物与物理学科的交叉研究,以提高生物物理学的认知度以及对科学研究、人类发展的影响力。Cell面向参加生物物理学年度会议的全体人员,举办了一个“美丽生物物理学”的显微图片比赛,并挑选了其中10份优秀作品进行展示:

1 不完美的入侵者

作者:Boon Chong Goh;单位:伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校


图片中心是一个不成熟的逆转录病毒:它有一个近乎球形的衣壳结构。很明显,它存在很多结构缺陷,因而并不具备传染性。病毒的背后是正常细胞,病毒(蓝点)成功进入细胞,但是并不能劫持细胞。

2 细菌网络

参赛者:Zeinab Jahed;单位:加州大学伯克利分校


金黄色葡萄球菌经过电镜扫描后的伪色彩图像:细菌在聚二甲基硅氧烷分子球体顶端构建网络。

3 追梦者

参赛者:Marie Kelly-Worde;单位:波尔州立大学


老鼠眼睛组织的图像:利用通过4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)和玫瑰红荧光染料进行染色,其中受损组织标记上玫瑰红,健康组织标记上DAPI(蓝色)。

4 活跃的马达

参赛者:Andreas Bausch;单位:慕尼黑工业大学


肌动蛋白丝运动的移动图像:作为细胞骨架的分子马达,肌球蛋白牵引肌动蛋白丝运动。借助荧光染色记录下微丝收缩的动态图,

5 痴呆面具

参赛者:Norbert Seidler;单位:堪萨斯城大学


目前对阿尔兹海默症的研究都认为,由淀粉样蛋白(Aβ)聚集沉淀的老年斑和Tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结是重要病理特征。图片展示的是,Aβ溶液最上表面的聚合物(刚果红色)成像,类似于一个人的脸。因而被命名为“痴呆面具”。

6 冷冻电子显微镜的进步

参赛者:Sriram Subramaniam;单位:国家癌症研究所


这是一幅组合图:蓝色部分是低分辨率单粒子冷冻电镜(Cryo-EM)获得的β-半乳糖苷酶结构图,黄色部分是冷冻电镜分辨率提高后(2.2 Å)获得的酶结构图,金色是原子坐标。合成图展现的是冷冻电镜的进化史:从过去的“一团”到结构清晰可见。

7 酪氨酸激酶EphA2受体的光线轨迹

参赛者:Thomas Newport;单位:牛津大学


这是酪氨酸激酶EphA2受体胞外区域的模拟动态图:借助彩色光线展示该受体可能的运动轨迹。

8 微管运动的旋涡

参赛者:Kazuhiro Oiwa;单位:美国先进信息通讯技术研究所


图片记录的是体外活性测定试验中,由细胞质动力蛋白牵引,并经荧光染色的微管自发运动形成的旋涡(由共聚焦荧光显微镜记录)

9 斑贝的内部结构

参赛者:Emmanouela Filippidi;单位:加州大学


紫贻贝内部斑块的结构:借助扫描电镜(SEM)以3 kV的电压下拍摄得到的图像,存在两种颜色和两种孔隙结构,意味着斑块形成有两种不同的机制,导致了致密网状和大孔隙两种不同网络。

10 3D版皮质细胞骨架迁移图

参赛者:Leanna Owen;斯坦福大学


将ACTN1-GFP标记的纤维母细胞嵌入到3D纤维蛋白矩阵后,通过延时共聚焦显微镜设备记录的细胞迁移图。ACTN1渗透进入3D细胞皮层的瞬时速度和方向通过热图形式被映射到细胞表面,能够达到50-150nm/min。

备注:文章编译、整理自Cell官网。

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