多次元超解像度顕微鏡がFUSコンデンサートの老化におけるナノスケール表面積を明らかにする

科学分野:

• バイオ物理学
• 細胞生物学
• バイオ分子コンデンサ

背景:

• 細胞内液体相分離 (LLPS) は,細胞機能に不可欠な膜のない器官を形成する.
• FUSタンパク質濃縮物は,LLPSの成熟と老化に関連した移行をモデル化しますが,内部構造は解明するのが困難です.
• 凝縮物の老化メカニズムと物理的特性を理解することは 病気の洞察にとって極めて重要です

研究 の 目的:

• FUSタンパク質凝縮物内のナノスケールの異質性と老化の進化を調査する.
• FUSコンデンサートの熟成過程における構造的および物理的な変化を明らかにする.
• 超高解像度顕微鏡を用いて マイクロメートルサイズのコンデンサート内部を 解像させる.

主な方法:

• 多次元超解像度顕微鏡を用いて,ソルバトクロミック染料を用いたスペクトル解像度単分子局所化顕微鏡 (SR-SMLM) を使用した.
• 集積物の種類を特定するために,フッ素性アミロイド探知器を搭載したSMLMを使用しています.
• 局所的な拡散ダイナミクスを評価するために,単一分子移動/拡散率マッピング (SMdM) を適用した.

主要な成果:

• FUSコンデンサートの表面に独特の水害性ナノドメインを発見した.
• ナノドメインを特定した
• これらのナノアグレガートは,凝縮物内の局所的拡散を著しく阻害することを示した.
• 表面ナノアグレガートの老化や切断による漸進的な膨張を観察し,低拡散性の殻を形成する.

結論:

• 単一成分FUSコンデンサートのナノスケールの構造構造と老化メカニズムを明らかにした.
• ナノスケールのLLPS分析のための多次元超解像度顕微鏡のシナジーを示した.
• ナノスケールでのLLPSシステムの研究に新しい道が開かれ,老化と病気に関連しています.