用光谱分辨率的功能超分辨率显微镜揭示了活细胞膜中的纳米级组合异质性
Seonah Moon1, Rui Yan1, Samuel J Kenny1
1Department of Chemistry, University of California, Berkeley , Berkeley, California 94720, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 5, 2017
概括
研究人员使用单分子光谱学以纳米级精确地绘制细胞膜组成和极性. 这揭示了不同的膜环境和胆固醇驱动的纳米领域形成,为细胞膜组织提供了新的见解.
科学领域:
- 细胞生物学
- 生物物理
- 膜生物物理
背景情况:
- 细胞膜表现出复杂的组织和异质性.
- 了解细胞膜的纳米物理化学特性对于破译细胞功能至关重要.
- 现有的技术往往缺乏在单分子水平上探测膜异质性的分辨率或灵敏度.
研究的目的:
- 开发和应用单分子光谱技术来绘制高分辨率的细胞膜组成和极性.
- 研究血和细胞内器官膜之间的组成差异.
- 探索胆固醇在调节膜纳米领域形成和纳米阶段分离中的作用.
主要方法:
- 使用极性感应的溶色分子来记录全光谱.
- 使用超分辨率显微镜来确定单个分子的精确空间位置.
- 分析了大约10^6个单个分子的数据,以达到单个分子的灵敏度和~30nm的空间分辨率.
主要成果:
- 在活哺乳动物细胞膜中发现了显著的组成异质性.
- 与细胞内器官膜相比,血膜具有明显的极性特征.
- 在添加胆固醇或霍乱毒素治疗后,在血膜中观察到低极性,状纳米域的形成.
- 发现原生未经处理的细胞中缺少纳米级相分离,突出显示了膜组织的动态性质.
结论:
- 单分子光谱为纳米尺度的细胞内物理化学参数提供了前所未有的灵敏度.
- 胆固醇水平在驱动纳米阶段分离和膜纳米领域的形成中发挥着关键作用.
- 开发的技术为细胞膜动态和组织的功能研究开辟了新的途径.
