Pirmaujanti technologija atskleidžia ląstelių struktūras, kurias anksčiau buvo galima tik spėti

Nauji metodai suteikia galimybę IST Austrijos mokslininkams pamatyti ląstelių vidų: didelės skiriamosios gebos šaldytų ląstelių vaizdai rodo struktūras, apie kurias anksčiau buvo galima tik numanyti.

Mūsų kūno ląstelės juda. Kai kurie migruoja iš A į B, kad gydytų žaizdas ar kovotų su ligų sukėlėjais. Jie tai daro naudodamiesi mažomis „kojelėmis“ migruojančių ląstelių priešakyje, vadinamomis lamellipodia. Šie ploni pratęsimai stumiami į priekį ir jungiasi su paviršiumi, kai likusi ląstelės dalis susitraukia. Šiose pėdose yra tankus susipynusių baltymų siūlų, vadinamų aktino gijomis, tinklas, kuris sudaro ląstelių schemą. Iki šiol nebuvo aišku, kaip kompleksas „Arp2 / 3“, sudarytas iš septynių baltymų, kurie yra pagrindiniai ląstelių judrumui, sudaro naujus aktino siūlus iš jau esamų ir taip sukuria tankius, išsišakojusius tinklus, kurie ląstelėje sukuria reikiamus iškyšus.

Sunkus pasirinkimas

Iki šiol mokslininkai turėjo nuspręsti, kada jie norėjo išanalizuoti „Arp2 / 3“ komplekso struktūrą. Viena iš galimybių buvo jį tirti atskirai, kai baltymų kompleksas yra neaktyvios formos, todėl neleidžia suprasti tinklo . susiformavo. Tačiau norint, kad kompleksas „Arp2 / 3“ būtų visiškai suaktyvintas, jis turi būti susietas su aktino gijomis. Tam reikia naudoti elektronų metomografijos metodą, kurio sąnaudos yra žymiai mažesnės. „Ankstesni„ Arp2 / 3 “kompleksų, sujungtų su aktino gijomis mėgintuvėlio aplinkoje, elektroninės tomografijos duomenys buvo per daug netikslūs, todėl buvo neįmanoma vienareikšmiškai nustatyti, kur turėtų būti atskiri komplekso elementai“, – aiškina Florianas Fäßleris, grupės postdoc. IST austrų profesoriaus Floriano Schuro.

Baltymų kompleksas Arp2 / 3

Baltymų kompleksas „Arp2 / 3“ su septyniais subvienetais (spalvotais), prisijungdamas prie aktino gijų (pilkos spalvos). Autorius: © Florian Fäßler, IST Austrija

Jis daugiau nei dvejus metus ieškojo būdo, kaip baltymų kompleksą pavaizduoti natūralioje aplinkoje taip, kad būtų galima tiksliai išanalizuoti atskiras struktūras. Dabar jam pasisekė. Jis vaizduoja pelių ląstelių kompleksą, esantį aktyvioje su aktinu susijungusioje konformacijoje. „Mes sau pasakėme: na, mes einame į ląstelę, kur aplinka yra daug sudėtingesnė, nes yra ne tik baltymų kompleksas ir aktino gijos, bet ir visokių kitų dalykų. Bet tik taip galėjome išlaikyti tinklą taip, kad galėtume nustatyti jo struktūrą “, – sako molekulinis biologas Florianas Schuras.

Šoko užšaldytos ląstelės

Tai padaryti leido minus 196 laipsnių temperatūra Celsijaus. Per milisekundes tyrėjai užšaldė mėginius – per greitai, kad susidarytų ledo kristalai, kurie sunaikintų smulkias ląstelės struktūras. Tada jie naudoja vieną galingiausių krioelektronų mikroskopų – ir vienintelį tokio tipo Austrijoje -, kad krioelektronine tomografija vaizduotų ląsteles iš skirtingų kampų. Taigi komanda surinko pakankamai duomenų 3D rekonstravimui daugiau nei 10 000 „Arp2 / 3“ kompleksų jų aktyvioje būsenoje. Kartu su pažangiu vaizdo apdorojimu jie sukūrė 3D komplekso „Arp2 / 3“ modelį, kurio skiriamoji geba buvo mažesnė nei vienas nanometras. Palyginimui: žmogaus plaukai yra apie 50 000 nanometrų storio. „Dabar mes galime palyginti tiksliai apibūdinti baltymų komplekso ir jo subvienetų struktūrą ir tai, kaip jis formuoja aktino gijų tinklą anksčiau gyvų ląstelių lamellipodiume“, – sako Florianas Fäßleris. „Prieš penkerius metus niekas nebūtų pagalvojęs, kad tai galima padaryti“, – priduria Schur.

Iki kraštutinumo

Dėl pažangios metodikos komanda sugebėjo paneigti ankstesnį modelį, kuris prisiėmė daug didesnį paviršiaus ryšį tarp „Arp2 / 3“ komplekso ir aktino gijų. Tačiau mokslininkai patvirtino kitus šio komplekso reguliavimo aspektus ir suformavo naujus aktino gijas. Turėdami šias žinias, kiti mokslininkai dabar gali geriau suprasti šio svarbaus baltymų komplekso reguliavimą ir aktyvumą nei ląstelių judrumas ir ligų vystymasis. „Tai, ką mes padarėme, – kiek įmanoma labiau žengti tokiais sudėtingais metodikos ir sprendimo pavyzdžiais. Su dabartine rezoliucija įgijome naujų biologinių įžvalgų, tačiau tai taip pat buvo metodologinė pažanga parodyti: įmanoma “, – entuziastingai sako Schur. Florianas Fäßleris dabar nori toliau tobulinti kitų baltymų vizualizavimo metodą ir ištirti, kaip toli metodas gali mus matyti ląstelėje. “Mes tik pradėjome suvokti visą krioelektroninės tomografijos potencialą”, – sako Schur.

Autorius: Florian Fäßler, Georgi Dimchev, Victor-Valentin Hodirnau, William Wan ir Florian KM Schur, 2020 m. Gruodžio 22 d. „Arp2 / 3 komplekso krioelektroninė tomografijos struktūra ląstelėse atskleidžia naujas įžvalgas apie šakos sandūrą“, Gamtos bendravimas.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20286-x

Finansavimas: Austrijos mokslo fondas (FWF), Georgi Dimchev, Florian Schur.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Neįprastai vykdant pandemiją ir branduolinę gynybą galima apsaugoti žmones nuo nelaimių

Paleiskite „SM-3 Block IB“ perėmėją iš raketinio kreiserio „USS Lake Erie“ (CG 70). Kreditas: JAV karinis jūrų laivynas Gyvenimas Žemėje gali smarkiai ir greitai...

Newsletter

Subscribe to stay updated.