超分辨率显微镜揭示了细胞内部的扭曲

如果你想了解细胞运动和分裂的潜在机制，那么中心粒就是感兴趣的细胞器。每个细胞都有一对中心粒，有助于在细胞分裂过程中分离染色体。这些特殊的细胞器是由数百种蛋白质组成的多分子机器，并且有一个隐藏的翻译后修饰(PTMs)代码，这有助于它们的刚性或灵活性，从而有助于解释中心粒的功能。

基于以往主要使用电子显微镜的研究，我们已经知道了中心粒的基本结构。但是PTMs在电子显微镜下是看不见的，那么它们是什么样子的呢?

多亏了EPFL生物物理学家开发的改进的超分辨率荧光显微镜技术，我们现在有了这些纳米级结构的详细图片，无论是分离的还是原位的。正如预期的那样，中心粒的形状像脊状子弹，即它们是具有9个纵向脊的圆柱形，并且它们的直径在一端逐渐变细。考虑到这种高度的组织性，科学家们惊讶地发现一个PTM实际上绕着这些脊扭曲。

“多分子机器的对称性通常解释了它们如何执行不同的功能。PTMs可以形成一种特殊的代码，告诉蛋白质在哪里停靠，但也可以在分裂过程中受到力的拉动时稳定中心粒。我们仍然不知道为什么会有扭曲，但它为中心粒如何工作提供了线索。我们的研究强调，在结构生物学领域，超分辨率显微镜是电子显微镜的重要伙伴，”生物物理学家、实验生物物理学实验室(LEB)负责人Suliana Manley说。

改进的超分辨率成像技术

中心粒大约比哺乳动物细胞小100倍，比人类头发小1000倍。因此，在活细胞内观察它们需要改进超分辨率显微镜技术，这种技术利用光来探测标本，因为这种方法对于结构研究来说往往太慢。LEB的博士生Dora Mahecic改进了照明设计，通过在视野中更均匀地传递光线，增加了他们的显微镜可以捕捉到的图像的尺寸。

这种显微镜是一种超分辨率荧光显微镜，它根本不是人们在生物学入门课上看到的那种典型的光学显微镜。它实际上是一个复杂的装置，由精心排列的镜子和透镜组成，这些镜子和透镜形成并将激光传送到标本中。生物物理学家将这种装置与高级样品制备结合起来，使用物理放大样品和荧光团，使蛋白质(生命的基石)重新发光。

这种新的超分辨率技术可用于研究细胞内的许多其他结构，如线粒体，或观察其他多分子机器，如病毒。

参考

Mahecic等．(2020)。均相多焦激发用于高通量超分辨率成像。自然方法．DOI:https://doi.org/10.1038/s41592-020-0859-z

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