电镜三维重构技术研究致密核心囊泡的结构及光电融合显微成像技术的探索

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rual7007
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肽类激素和神经肽是生物体内分泌调控和神经信号传递过程中的重要信号物质,被包装和储存于致密核心囊泡。这些囊泡在反式高尔基体上产生,并通过高尔基体的分选过程最终发育成为成熟的致密核心囊泡。到目前为止,这整个过程中的分子机制还并不清楚。本文中我们将集中研究锚定在高尔基体上的非常保守蛋白HID-1上。前期工作发现HID-1基因敲除后,小鼠表现糖尿病表型。我们试图从致密核心囊泡超微结构的变化深入确认HID-1的功能。以前的研究工作多是应用透射电镜超薄切片(小于100nm)来观察致密核心囊泡的结构,但是超薄切片只能观察到某一层面,可能会导致对囊泡的形态学分析出现偏差。近年来随着细胞生物学的发展,人们发现要更好地理解生命过程,必须清楚以蛋白质为主体的生物大分子的三维结构,才有可能最终确定其生物功能。目前电子显微三维重构技术已成为研究蛋白质三维结构的重要手段。而扫描透射电子断层术(STEMTomography)由于可以观察更厚的样品和实现动态聚焦,开始进入生命科学领域。本研究采用了1μm的小鼠胰岛组织电镜样品厚切片,对其进行STEMTomography和三维重构,观察到了完整的囊泡,分析了HID-1基因敲除小鼠和二型糖尿病模型db/db小鼠胰岛β细胞中囊泡的变化,以期为HID-1在致密核心囊泡生成过程中的作用提供证据。   细胞内各种生物分子的功能与其内部结构以及它们所处的细胞内的环境(定位分布)密切相关。它们在细胞内相互协同执行细胞的各种生理功能。利用荧光显微镜和电子显微镜对同一细胞内同一位置的分子机器同时进行高精度定位和高分辨率超微结构的研究成为非常有力的研究手段,这就是光电融合显微成像技术。在本文中,我们利用COS-7细胞转染LifeAct-tdEos和mitocondria-mEos2,测试了电镜样品制备方法对光学成像的影响,探索同时适合电镜和光敏定位超分辨率光学显微镜两种成像技术的样品制备方法,成功实现了不同条件下适合两种成像技术的样品制备方法。目前已经利用冷冻电镜电子断层三维重构技术重构了线粒体、微管和肌动蛋白;获得了低温下肌动蛋白光敏定位超分辨率光学显微图像,为融合成像打下了坚实的基础。目前正在尝试两种图像的配准。
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