Science技術(shù)新突破 觀測(cè)病毒內(nèi)部

生物通報(bào)道  自從顯微鏡被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)家們一直致力于改進(jìn)這一技術(shù)用于顯示更小的細(xì)胞結(jié)構(gòu)以深入了解人類細(xì)胞、細(xì)菌和病毒的內(nèi)部機(jī)制。如今來(lái)自國(guó)立衛(wèi)生研究員(NIH)下屬關(guān)節(jié)炎、肌肉骨骼肌皮膚疾病國(guó)家研究院(NIAMS)的研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)可清楚觀察到病毒內(nèi)的結(jié)構(gòu)。他們?cè)谝黄?1月13日)的《科學(xué)》(Science)雜志上報(bào)道了這一成果。生物通 www.ebiotrade.com
獲取：Bio-Rad ChemiDoc MP多色熒光成像系統(tǒng)資料
低溫電子顯微鏡(cryo-EM)技術(shù)是一種可幫助科學(xué)家們對(duì)諸如病毒表面結(jié)構(gòu)一類的極微小顆粒進(jìn)行成像的先進(jìn)技術(shù)。盡管研究人員曾利用這一技術(shù)成功地了解了疫苗的作用機(jī)制，然而這一借助輻射的方法還無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的清晰成像。“由于輻射的劑量較低，所以我們無(wú)法看到生物體的內(nèi)部，”文章的作者、NIAMS結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的Alasdair Steven博士說(shuō)：“然而高劑量的輻射會(huì)對(duì)病毒造成損傷，破壞掉我們想要觀察的結(jié)構(gòu)。”生物通 www.ebiotrade.com
通過(guò)與馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院Lindsay Black博士的研究小組合作，Steven和他的研究小組成功地攻克了輻射損傷這一難題。病毒作為zui簡(jiǎn)單的一種生命體，主要成分包括核酸(DNA或RNA)以及核酸模板編碼的蛋白質(zhì)。研究人員意識(shí)到相比于DNA，病毒中的蛋白質(zhì)對(duì)輻射損傷更為敏感，由此開發(fā)了一種差異性成像的新程序。
Steven 說(shuō)：“我們首先采用低劑量輻射，拍攝下病毒中看不見的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的位置圖像。隨后再采用高劑量輻射，便看到了像氣泡缸樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。”盡管這一內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到了破壞，研究小組利用三維計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行了疊加處理，從而清楚地看到了病毒的結(jié)構(gòu)。研究人員將這一技術(shù)命名為“bubblegram成像”技術(shù)。生物通 www.ebiotrade.com
展望未來(lái)，研究小組預(yù)期這一“bubblegram成像”技術(shù)將獲得廣泛的應(yīng)用。理念上，這一技術(shù)將幫助科學(xué)家們更好地了解病毒的內(nèi)部機(jī)制，為開發(fā)出新型的治療策略提供更多的機(jī)遇。除了研究病毒結(jié)構(gòu)，cryo-EM還可以用于顯示人類細(xì)胞中蛋白質(zhì)與DNA的互作。其中利用這一技術(shù)來(lái)顯示癌細(xì)胞與非癌性細(xì)胞之間的差異被認(rèn)為具有令人興奮的開發(fā)利用前景。“這種新型的cryo-EM程序使得從前無(wú)法看到的蛋白質(zhì)能夠被看到，因此將幫助我們獲得對(duì)細(xì)胞生物學(xué)的新理解，”Steven說(shuō)。