09,16,2026 6Ansichten
In Zusammenarbeit mit Dr. Eric Betzig und Dr. Jennifer Lippincott-Schwartz vom Howard Hughes Institute of Medicine in den USA veröffentlichte die Studienarbeit „Visualizing intracellular organelle and cytoskeletal interactions at nanoscale resolution on millisecond timescales“ in der Zeitschrift Cell. Dieser Artikel* beschreibt die Technologie der Intrusive Structural Light Illumination Ultra-Resolution Imaging (GI-SIM), die eine schnelle, langfristige und überauflösende Bildgebung von physiologischen Prozessen innerhalb der Zelle ermöglicht, und verwendet diese Technologie, um neue Verhaltensweisen der Interaktion zwischen mehreren Zellorganien zu entdecken.
Mit GI-SIM können fast 1.000 überauflösende Bilder mit einer Auflösung von 97 Nanometern und einer Bildgeschwindigkeit von 266 Bildern pro Sekunde kontinuierlich von lebenden Zellen abgebildet werden. GI-SIM hat eine 10-fache höhere Bildtiefe und erzeugte Signalmenge im Vergleich zu der zuvor von Li Dong entwickelten Ultra-Resolution-Bildgebungstechnik für Vollreflexionsstrukturbeleuchtung (TIRF-SIM; Li et al., Science, 2015); GI-SIM bietet eine doppelt höhere räumliche Auflösung und zehnmal schnellere Bildgeschwindigkeit als herkömmliche Kofokuss- oder Drehscheibemikroskope. Im Vergleich zu anderen Ultra-Resolution-Bildgebungstechnologien bietet GI-SIM im Sichtfeldbereich der Zellgröße bis zu 10-mal schnellere Bildgeschwindigkeiten und 10-100-mal längere Bilddauer. GI-SIM ermöglicht eine optimierte 2D-Ultra-Resolution-Bildgebung der Dynamik mehrerer Organe innerhalb der Zelle, die es den Forschern ermöglicht, neue Verhaltensweisen bei der Interaktion mehrerer Organe zu entdecken. Zum Beispiel:
(1) Drei neue Arten von Verlängerungen des rohrförmigen Binnennetzes.
Die Bildung der Netzwerkstruktur des Binnennetzes erfolgt durch die ständige Erweiterung und Fusion des rohrförmigen Binnennetzes. Frühere Forschungsarbeiten zeigten, dass es zwei Arten von Schleifen (Sliding) und Microtubular Polymer End Co-Growth (pTAC) gibt, und die Studie fand drei Arten von Microtubular Polymer End Traction (dTAC), Hitchhiking und Budding.
(2) Die Wechselwirkung der Mitochondrien mit dem endomateriellen Netz beeinflusst die Spaltung und Fusion der Mitochondrien.
Mitochondriale Spaltungen sind eng mit dem Binnennetz verbunden, und die Statistik ergab, dass etwa 85% der Mitochondrialen Spaltungen an Kontaktstellen des Mitochondriums mit dem Binnennetz auftreten. Die Studie ergab ferner, dass etwa 60% der Mitochondrialfusionereignisse an den Mitochondrialen-Intramenetzkontaktstellen stattfinden, und Mitochondrialfusionereignisse, die mit dem Intramenetz in Kontakt stehen, sind in der Regel schneller als solche, die nicht mit dem Intramenetz in Kontakt stehen.
(3) Mehrfarbige GI-SIM-Bildgebung entdeckt, dass die Interaktion zwischen Lyosomen und Endomaten eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des dynamischen Transports und der Verteilung von Lyosomen innerhalb der Zelle spielt.
(4) Frühere Studien haben nur festgestellt, dass die Binnennetze ihre Netzwerkstruktur durch Fusion verändern können, und diese Studie hat beobachtet, dass sich bewegende Lysosomen zu einem sofortigen Bruch des röhrenförmigen Binnennetzes führen können.
(5) Die Studie bestätigte eine weit verbreitete "Hitchhiking"-Wechselwirkung zwischen verschiedenen Organen in Säugetierzellen und beobachtete, dass morphologische Veränderungen und Migrationen von Zellorganen wie Mitochondrien und Endomatische Netzwerke erreicht werden können, indem sie auf andere bewegende Organe gelagert werden, ohne dass sie direkt Motorproteine rekrutieren müssen.
Der Doktorand Guo Yuting und der Assistenzforscher Li Di sind nebeneinander Autoren, der Doktorand Zhang Shiwei ist der zweite Autor. Lee Dong, Eric Betzig und Jennifer Lippincott-Schwartz sind Co-Autoren der Mitteilung. Die Fachgruppe Liu Jiajia vom Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der Chinese Academy of Sciences und die Fachgruppe Dan Kiehart der Duke University nahmen an diesem Thema teil. (Biologisches Tal)
