高分辨率成像提供了無(wú)與倫比的真菌生長(zhǎng)方式
真菌是一種多樣化的生物體,在日常生活中永遠(yuǎn)存在;從用于發(fā)酵啤酒的酵母和超市的蘑菇到負(fù)責(zé)腳癬的病原體。許多種類的真菌通過(guò)分泌酶而生長(zhǎng) - 這一過(guò)程可以作為生物技術(shù)加入到工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品中。
在“科學(xué)進(jìn)步”雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中,筑波大學(xué)的研究人員報(bào)告了使用高分辨率成像來(lái)繪制驅(qū)動(dòng)真菌構(gòu)巢曲霉中這種生長(zhǎng)過(guò)程的復(fù)雜事件序列。
大多數(shù)真菌通過(guò)菌絲的延伸而生長(zhǎng),菌絲是由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞包裹在單個(gè)長(zhǎng)細(xì)胞壁內(nèi)的纖維狀結(jié)構(gòu)。不斷增長(zhǎng)的菌絲尖端充滿了ChsB,這是一種細(xì)胞壁合成酶,有助于延長(zhǎng)細(xì)胞壁。ChsB通過(guò)稱為囊泡的小細(xì)胞囊進(jìn)入菌絲。為了使菌絲生長(zhǎng),這些囊泡的ChsB的運(yùn)輸和釋放需要精確定時(shí) - 并且確切地說(shuō)如何實(shí)現(xiàn)這種定時(shí)尚不清楚。
“兩種不同類型的囊泡用于運(yùn)輸貨物往返于菌絲尖端,”通訊作者Norio Takeshita解釋說(shuō)。“該領(lǐng)域的先前工作表明分泌囊泡(SVs)參與運(yùn)輸ChsB。但這只是一個(gè)假設(shè),并且由于用于可視化運(yùn)輸?shù)膱D像是在有限的時(shí)間點(diǎn)收集并且有很多背景噪音。”
為了解決這些缺點(diǎn),研究人員使用了一種稱為高速脈沖追蹤成像技術(shù),該技術(shù)允許他們通過(guò)將ChsB融合到發(fā)射紅色熒光燈的標(biāo)記來(lái)跟蹤C(jī)hsB。在使用激光束漂白背景紅光之后,將單獨(dú)的光束瞄準(zhǔn)菌絲中的單個(gè)點(diǎn),導(dǎo)致ChsB發(fā)熒光。然后該團(tuán)隊(duì)能夠追蹤熒光ChsB的運(yùn)動(dòng),因?yàn)槟遗輫@菌絲運(yùn)載。
該技術(shù)導(dǎo)致最小的背景和平均每50毫秒拍攝的圖像 - 這是先前在菌絲中看不到的精確度。相應(yīng)地,該研究對(duì)真菌生長(zhǎng)期間囊泡運(yùn)動(dòng)的時(shí)間選擇產(chǎn)生了許多新的見(jiàn)解。
“我們主要發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)蛋白如何確保向菌絲尖端提供囊泡。”竹下總結(jié)道。“我們還首次展示了不同類型的囊泡以不同的速度沿著菌絲移動(dòng)。這種技術(shù)使我們能夠發(fā)現(xiàn)一些機(jī)械細(xì)節(jié),我們認(rèn)為這將大大有助于將真菌物種用于農(nóng)業(yè)和其他形式的生物技術(shù)。”
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