在活細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)和其他分子通常緊密地堆積在一起。這些密集的簇很難成像，因?yàn)闊o(wú)法將熒光標(biāo)記嵌在分子之間而使它們可見(jiàn)。據(jù)29日發(fā)表在《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志上的論文，美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的方法來(lái)克服這一限制，使這些“看不見(jiàn)”的分子變得可見(jiàn)。該技術(shù)通過(guò)擴(kuò)大細(xì)胞或組織樣本來(lái)“疏導(dǎo)”分子，從而使得分子更容易被標(biāo)記。

這種方法建立在之前開(kāi)發(fā)的擴(kuò)張顯微鏡技術(shù)基礎(chǔ)之上，能讓科學(xué)家們可視化以前從未見(jiàn)過(guò)的分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。使用這項(xiàng)技術(shù)，研究人員可對(duì)神經(jīng)元突觸中發(fā)現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。他們還對(duì)與阿爾茨海默病相關(guān)的β淀粉樣蛋白斑塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)成像。

對(duì)細(xì)胞內(nèi)的特定蛋白質(zhì)或其他分子成像需要用與靶標(biāo)結(jié)合的抗體攜帶的熒光標(biāo)簽對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記?？贵w長(zhǎng)約10納米，而典型的細(xì)胞蛋白直徑通常約為2—5納米，因此如果目標(biāo)蛋白堆積得太密，抗體就無(wú)法與蛋白結(jié)合。

為了克服這一障礙，研究人員必須找到一種方法，可在擴(kuò)大組織的同時(shí)保持蛋白質(zhì)的完整。他們使用熱量而不是酶來(lái)軟化組織，使組織膨脹20倍而不被破壞。分離出的蛋白質(zhì)在擴(kuò)增后可用熒光標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)記。

有了許多可用于標(biāo)記的蛋白質(zhì)，研究人員就能識(shí)別突觸內(nèi)的微小細(xì)胞結(jié)構(gòu)，突觸是密集堆積著蛋白質(zhì)的神經(jīng)元之間的連接。他們對(duì)7種不同的突觸蛋白進(jìn)行了標(biāo)記和成像，這使得他們能夠詳細(xì)地觀察到由鈣通道與其他突觸蛋白排列而成的“納米柱”。這些納米柱被認(rèn)為有助于提高突觸交流的效率。

研究人員還使用新技術(shù)對(duì)β淀粉樣蛋白成像，這是一種在阿爾茨海默病患者大腦中形成斑塊的多肽。利用小鼠的腦組織，研究人員發(fā)現(xiàn)，β淀粉樣蛋白形成了以前從未見(jiàn)過(guò)的周期性納米簇，這些β淀粉樣蛋白簇還包括鉀通道。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了沿著軸突形成螺旋結(jié)構(gòu)的β淀粉樣蛋白分子。

研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)能將突觸可視化，有助于回答許多有關(guān)突觸蛋白功能障礙的生物學(xué)問(wèn)題。(科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

標(biāo)簽： 新擴(kuò)張顯微技術(shù) 隱藏分子 分子現(xiàn)形 生物學(xué)問(wèn)題