- 英语论文的文中引述怎么写好 56
- 华南师范大学李胜教授团队在蟑螂性 60
- 关于《中国现代医药杂志》期刊内容 87
- 详细阐述学术会议论文摘要的各个方 13
- 《DEVELOPMENTAL C 58
- 关于室内设计方向论文题目的参考( 57
- 撰写催稿信时应注意的细节 43
- 探讨百分之15查重率是否低以及可 62
- 介绍数字媒体艺术论文摘要写作的方 36
- 清华大学航院微纳力学中心郑泉水、 68
- sci润色怎么收费 47
- 关于保健医学方向论文题目借鉴及期 80
- 介绍一些优秀的财务会计教育论文题 63
- 农学论文查重率过高如何修改? 97
- 影响自费出书时间进程的因素 61
- 国际工学技术出版协会 7439
- 鼎盛文化产业投资公司 17387
- 廊坊师范学院 17398
- 江西农业大学 7422
- 哈工大(深圳)微纳流研究中心 23396
- 黑龙江省齐齐哈尔 17430
- 2018年信息科学与技术国际会议 20434
- 北京清史留科技有限公司 22398
- Bos'n Academic S 22426
- 北京航空航天大学 7392
- 湖北省武汉大学 17408
- 青岛科技大学 17441
- test0730 17404
- 中国机械工程学会 22393
- 湖南科技大学 20439
- 北京中经蓝山文化交流有限公司 17405
- 北京嘉园文华发展中心 1426
- 北京时珍堂 23408
- 东华大学 20403
- 首都儿科研究所 1426
北京大学未来技术学院陈知行课题组与合作者研发新探针实现对固定细胞线粒体的STED成像
2024/05/16
近日,北京大学未来技术学院、北大-清华生命科学联合中心陈知行研究员课题组与德国科隆大学合作,在Proc. Natl. Acad. Sci.U.S.A.杂志上发表了题为“An Aldehyde-crosslinking Mitochondrial Probe for STED Imaging in Fixed Cells” 的研究论文。该研究报道了一款适用于STED显微镜的线粒体内嵴染料PK Mito Orange Fix(PKMO FX),其不仅能实现对活细胞线粒体的STED成像,在细胞经过甲醛或戊二醛等常用醛类固定液固定后,依然能高效保留线粒体荧光,实现对固定细胞的线粒体STED成像(图1)以及光电联用线粒体超分辨成像(STED-CLEM)。
论文截图
陈知行课题组在过去几年的时间里研发了PKMito系列线粒体内嵴超分辨探针(PNAS 2022 cover story, ChemSci 2020),在国内外得到了广泛的应用。德国科隆大学细胞成像平台Christian Jüngst博士自2022年起就利用PKMito Orange探针支持多个线粒体、衰老等方向的前沿课题(Nat. Commun. 2022, 6704)。Jüngst博士与陈知行课题组经常进行讨论,提出了一个设想:活细胞线粒体染料经过固定之后往往丧失大部分线粒体定位,能否设计一款能够在固定后仍可以进行STED内嵴成像?这样可以兼容其他的固定细胞荧光标记策略,还可以方便保存更多细胞生物学实验室的样品,利于超分辨显微成像的进一步普及。
图1:PK Mito Orange Fix标记的HeLa细胞经戊二醛固定后的线粒体多层STED成像。比例尺:5μm
线粒体探针大多依赖于线粒体膜电位(MMP)来驱动带一个带正电的分子特异性定位线粒体。虽然这些探针在活细胞成像时表现良好,但当细胞固定时,线粒体MMP快速改变,非共价的线粒体探针会迅速扩散出线粒体,随之沾染在附近的脂质结构如内质网上,导致固定细胞线粒体成像一直存在亮度低、信噪比差等问题。长期以来,发展可固定的线粒体探针的思路是在探针上偶联一个可以与蛋白质的亲核残基反应的活性基团,例如目前最常用的可固定线粒体染料MitoTracker系列采用苄氯与蛋白的Cys反应,形成共价连接。然而,受限于蛋白与染料低的共价交联效率,这些染料在固定后的成像效果并不尽人意。且随着超分辨显微成像的发展,诞生于20世纪的MitoTracker系列染料的光学性质已经不能满足STED成像的需求,在活细胞STED成像上表现不佳,更难用于固定细胞STED成像。
该研究在课题组之前关于PK Mito Orange研究的基础上,沿用Cy3.5这一适用于线粒体STED成像的染料母核,进一步发展可固定的线粒体探针。作者在Cy3.5上偶联一些常用的共价反应基团,如苄氯、NHS酯等,得到的可共价探针在细胞固定后效果欠佳。作者转变思路,将伯胺偶联在Cy3.5上,虽然末端为氨基的Cy3.5在活细胞染色时不能与蛋白共价交联,但在加入醛类固定液后可基于胺与醛的快速缩合反应,实现蛋白-染料-固定液之间的高效交联。作者将该探针命名为PKMO FX,这种策略也被称为“固定驱动的化学交联”(图2)。
图2:PKMO FX探针与传统可固定线粒体探针采用不同的交联策略
作者比较了各种可固定染料在固定前后线粒体的荧光保留率和图像信噪比,PKMO FX表现最优,此两项性能均有大幅提升。作者展示了细胞经PKMO FX染色、醛类固定液固定后的线粒体STED成像图,图像可见清晰的线粒体内嵴,分辨率低至约70nm。多层层扫STED成像展示了线粒体在Z方向上形态的多样性。PKMO FX也适用于包括癌细胞、心肌细胞、神经元,以及蛋白缺陷型细胞在内的多种细胞系的超分辨成像。
进一步地,作者将PKMO FX与其他多种兼容固定的标记方法联用,包括表达荧光蛋白、自标记蛋白标签、共染其他可固定染料、代谢标记以及免疫荧光标记,实现对细胞的多种细胞结构的固定后多色成像(图3)。
图3:PKMO FX探针标记的线粒体内嵴与免疫标记的Actin。比例尺:1μm
作者将PKMO FX用于光电镜联用(CLEM),在电镜成像图上“点亮”线粒体超微结构。进一步地,他用SYBR Gold 染色的mtDNA与PKMO FX染色的线粒体内嵴实现了双色CLEM,以高的定位精度在电镜图上标记mtDNA。实验表明,mtDNA主要分布在线粒体嵴内大的空腔处,这是单独使用EM难以观测到的。线粒体信号架起了其他荧光通道与电镜图像的桥梁,有望成为CLEM领域的新工具。
图4:PKMO FX探针实现线粒体内嵴与mtDNA的双色光电联用成像。比例尺:3μm
综上,作者采用了一种新的生物偶联策略,开发出了一种兼容固定细胞STED成像的新型线粒体探针。PKMO FX既具有优良的光学性质,又能在固定后保持强线粒体荧光,首次实现了仅通过小分子染料实现对固定细胞线粒体内嵴超微结构的可视化。
北京大学未来技术学院2020级博士生陈婧婷为本文第一作者。陈知行和Christian Jüngst为本文的共同通讯作者。此外,本工作还得到哥廷根大学/马克斯·普朗克研究所Stefan Jakobs课题组的合作支持。陈知行课题组自2018年建立以来,一直致力于研发新型荧光探针,努力打造国际领先的系列尖端成像试剂,助力细胞生物学与未来成像技术的交叉融合与协同发展。
文章来源北京大学新闻网,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
北京大学地球与空间科学学院与海外合作者在二叠纪末生物大灭绝研究中取得进展
北京大学深圳研究生院李子刚/尹丰团队改变PROTAC研发逻辑获得最新进展:分而后合的PROTAC策略
北京大学生命科学学院秦跟基课题组通过构建拟南芥十二重突变体揭示雌蕊顶端命运决定的分子机制
清华大学电机系易陈谊课题组成功研发新型高效率钙钛矿太阳能电池材料
第三届机电一体化与机械工程国际会议(ICMME2024)(2024-05-24)
第十四届地质和地球物理学国际会议(ICGG 2024)(2024-05-31)
2024年食品工程与农业科学国际会议(ICFEAS 2024)(2024-06-02)
2024年第三届网络、通信与信息技术国际会议(CNCIT 2024)(2024-06-07)
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年第二届管理创新与经济发展国际学术会议(MIED 2024)(2024-06-28)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
第六届电子工程与信息学国际学术会议(EEI 2024)(2024-06-28)
第五届机械工程、智能制造与机电一体化学术会议暨 2024年汽车新材料新工艺技术论坛(MEIMM2024)(2024-07-05)
2024年文化、艺术设计与社会科学国际学术会议(ICCADSS 2024)(2024-07-25)
2024年知识信息经济、创意产业与企业数字化管理国际会议(ICKIECIEDM 2024)(2024-7-6)
2024生物医学、人工智能与图像处理国际会议(BAIIP 2024)(2024-7-21)
2024年第二届亚洲知识与创新管理会议(ACKIM 2024)(2024-7-26)
2024 年第二届亚洲自动化,云计算和机器智能会议(2024-9-6)
2024年第九届药学和制药科学国际会议 (ICPPS 2024)(2024-6-14)
2024年国防科技工业与经济发展国际会议(NDSTED 2024)(2024-6-22)
2024年地球科学与地质、测绘国际会议(ESGSM 2024)(2024-6-10)
2024年新闻学、传播学与新媒体国际会议(ICJCNM 2024)(2024-7-20)
2024年第2届信息网络与计算机通信国际会议 (INCC 2024)(2024-11-8)
2024年第十一届国际光学与光子工程会议 (icOPEN 2024)(2024-11-15)