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EMBL获得高清晰完整真核细胞3D图像
【字体: 大 中 小 】 时间:2007年03月08日 来源:生物通
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生物通报道:欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory,EMBL)和科罗拉多大学的研究人员最近获得了首张完整真核细胞的3D图像,可以清晰显示裂殖酵母(fission yeast)细胞骨架精微结构,为观察细胞骨架及其与其它细胞器的相互作用提供了一臂之力。图像刊登于本周《Developmental Cell》杂志。
生物通报道:如同我们的身体,细胞也需要骨架维持形状。细胞骨架(cytoskeleton)是由长的蛋白微丝(protein filaments)组装而成的网络,整体结构和精细结构只有在高清晰电镜下才能成像。欧洲分子生物学实验室(European Molecular Biology Laboratory,EMBL)和科罗拉多大学的研究人员最近获得了首张完整真核细胞的3D图像,可以清晰显示裂殖酵母(fission yeast)细胞骨架精微结构,为观察细胞骨架及其与其它细胞器的相互作用提供了一臂之力。图像刊登于本周《Developmental Cell》杂志。
微管(microtubules)是细胞骨架的一个关键成分,由成排的不断处于生长和收缩状态的微管蛋白(tubulins)组装而成。为了增加硬度,微管相互聚集成束并与状态稳定的蛋白相互作用形成复杂网络,在极性生长(polar growth)等细胞生命活动中发挥重要作用。
图:一个完整酵母细胞的电子断层。图中质膜、微管和light vacuoles为绿色,细胞核、dark vacuoles和dark vesicles为金色,线粒体、大dark vesicles为蓝色,light vesicles为粉色。
“要想弄清细胞骨架的结构,你必需在三维空间上观察整个细胞,”研究小组带头人Claude Antony说,“但同时,你还需要一个非常好的分辨率以研究细节。利用常规显微镜获得真核细胞的细节图像,这一点非常重要。”
为了将整体图像和细微结构联系起来,Antony小组与科罗拉多大学酵母、电镜专家Richard McIntosh合作。Antony实验室博士生Johanna Höög利用电子断层(electron. tomography),技术,通过电镜从不同角度观察酵母细胞的连续截面,然后在计算机上将这些快照重组为3D结构。原理与制作脑部扫描图类似。
研究人员利用3D图像可以对先前推测的裂殖酵母的一些结构进行直接观察。细胞不分裂时,微管束由4-5个单体细丝组成,细丝之间通过似乎是由蛋白质组成的桥梁彼此相连。网络中微管的方向非常重要,细丝是极性结构,两端生长和收缩的速率不同。此次研究人员获得了一个揭示细胞中所有生长、收缩的微管末端位点的清晰图谱。
此图谱不仅提示细胞骨架决定了微管、产能细胞器的正确分布,还可以用于研究微管其它的重要功能,Johanna Höög 说从中能够提炼出几乎所有细胞结构和过程的信息。
酵母是最常见的模式生物,与高等真核细胞非常相似。从酵母研究中获得的新发现许多都可应用于哺乳动物细胞,比如神经细胞的微管束与酵母中观测到的微管束相似,在胞间信号传递过程中发挥重要作用。(生物通记者 小粥)
J.L. Höög, C. Schwartz, A.T. Noon, E.T. O'Toole, D.N. Mastronarde, J.R. McIntosh & C. Antony. Organization of interphase microtubules in fission yeast analyzed by electron tomography, Developmental Cell, 6 March 2007
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