Microscopy trifecta檢查細胞如何吞噬營養(yǎng)物質(zhì)，病毒

科學(xué)家通過兩個南達科他州大學(xué)和美國國立衛(wèi)生研究院的研究人員之間的合作，對一種允許細胞內(nèi)化有益營養(yǎng)素和非有益病毒的機制有了更好的理解。

南達科他州立大學(xué)副教授Adam Hoppe，南達科他州礦業(yè)與技術(shù)學(xué)院教授史蒂夫史密斯和美國國立衛(wèi)生研究院的科學(xué)家Justin Taraska和Kem Sochacki結(jié)合三種獨特類型的顯微鏡來追蹤一種叫做網(wǎng)格蛋白的蛋白質(zhì)如何引發(fā)細胞膜彎曲。他們發(fā)現(xiàn)，在細胞膜上形成蜂窩狀支架的網(wǎng)格蛋白在夾住細胞膜的一小部分時具有意想不到的可塑性。他們的作品發(fā)表在2018年1月29日的Nature Communications期刊上。

Hoppe和Smith通過南達科他州生物系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和轉(zhuǎn)化研究(BioSNTR)中心協(xié)同工作，該中心由南達科他州研究創(chuàng)新中心計劃和國家科學(xué)基金會促進競爭研究的既定計劃資助。更好地了解細胞如何內(nèi)化材料將有助于BioSNTR研究人員與Sioux Falls的SAB Biotheraputics合作開發(fā)新的流感替代療法。

NIH科學(xué)家Justin Taraska和Kem Sochacki在馬里蘭州貝塞斯達的貢獻是通過聯(lián)邦政府資助的校內(nèi)研究計劃實現(xiàn)的。

“這是一項令人敬畏的團隊科學(xué)努力和成功的重要模式，”細胞生物學(xué)家和BioSNTR主任霍普說。他的研究重點是開發(fā)抗病毒和抗癌療法。

“這是一個基本的'細胞如何工作'這一問題，它對植物，動物和人類的多種疾病過程和重要生理功能產(chǎn)生輻射影響，”Hoppe解釋道。“這一過程被稱為內(nèi)吞作用，是細胞將物質(zhì)從環(huán)境中內(nèi)化并重塑其表面的主要機制之一。”

Hoppe和他的團隊基本上使用納米尺度的熒光拍攝活細胞內(nèi)化自己的膜。然后，他們使用激光束來區(qū)分水平和垂直方向，并在不同階段化學(xué)凍結(jié)細胞，以捕獲膜彎曲的高分辨率圖像。

“人體細胞中的內(nèi)吞作用主要由網(wǎng)格蛋白驅(qū)動，網(wǎng)格蛋白形成一個蜂窩狀格子，抓??住一塊膜并將其拉入細胞內(nèi)。病毒劫持這個過程進入細胞;它也是多少藥物被輸送到細胞中，”美國國立衛(wèi)生研究院國家心肺血液研究所(NHLBI)分子與細胞成像實驗室的高級研究員塔拉斯卡解釋說。他和他的團隊使用熒光和電子顯微鏡的超分辨率光成像掃描細胞，通過將一個圖像放在另一個上面來關(guān)聯(lián)這兩個細胞。

史密斯是SD礦業(yè)納米科學(xué)和納米工程項目的物理學(xué)家和主任，他說：“這是一項重大的技術(shù)成就。三個相隔幾千英里的團隊檢查了同一個細胞，達到納米水平 - 這是一項令人難以置信的成就!”

他和他的團隊使用原子力顯微鏡精確測量網(wǎng)格蛋白結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生的囊泡，包括它們的高度和直徑。每個細胞有50到100個囊泡。

三管齊下的方法讓研究人員對他們的研究結(jié)果充滿信心 - 他們的合作仍在繼續(xù)。

“這種合作是獨一無二的，結(jié)合了三種先進技術(shù)，并充分利用了每個人的獨特專長，”塔拉斯卡說。“它之所以有效，是因為每個人都在分享并共同解決一個重要問題。”

史密斯同意，“BioSNTR將人們與不同類型的工具和專業(yè)知識結(jié)合在一起，以揭示我們不理解的流程。它是關(guān)于組建一個團隊并賦予他們使命。”

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