人类原始组织的近距离观察

观察蛋白质在自然环境中的作用以及细胞内的相互作用一直是一个长期的目标。来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)的研究人员使用一种称为冷冻电子断层扫描的先进显微镜技术，首次可视化了负责细胞-细胞接触的蛋白质。在本周的《自然》杂志上，他们发表了第一张分子分辨率的人体皮肤3D图像，并揭示了连接细胞的分子维可牢样组织。

“这在两个方面都是一项真正的突破，”EMBL小组负责人阿奇利亚斯•弗兰加基斯(Achilleas Frangakis)表示。“以前从未有可能以如此高的分辨率在三维空间中观察一个如此接近其原生状态的组织。我们现在可以看到百万分之一毫米大小的细节。通过这种方式，我们对构成组织中细胞粘附基础的分子之间的相互作用有了新的看法——几十年来，这一机制一直存在争议。”

到目前为止，关于蛋白质在细胞中的位置和相互作用的唯一信息要么是基于低分辨率的光学显微镜图像，要么是基于将蛋白质从其自然环境中移除的技术。Frangakis和他的团队一直在开发一种叫做冷冻电子断层扫描的技术，这种技术可以将细胞或组织立即冻结在自然状态下，然后用电子显微镜进行检查。

电子显微镜通常需要对组织进行化学处理或涂上金属，这一过程会扰乱样本的自然状态。利用电子断层扫描技术，从不同方向对未经处理的样品进行成像，并由计算机组装成精确的3D图像。

研究人员将这项技术应用于观察蛋白质，这些蛋白质对皮肤和心脏等组织和器官的完整性至关重要，但在细胞增殖中也起着重要作用。这些被称为钙粘蛋白的蛋白质被固定在细胞膜上，彼此相互作用，使细胞紧密连接在一起。

“我们可以直接看到两种钙粘蛋白之间的相互作用，这揭示了人类皮肤强度的来源，”在Frangakis实验室进行这项工作的Ashraf Al-Amoudi说。

“诀窍在于每个钙粘蛋白结合两次:一次与来自并置细胞的分子结合，一次与相邻细胞的分子结合。该系统的工作原理有点像特制的魔术贴，在细胞之间建立非常紧密的联系。”