2019年7月20日
我们提出了一种研究线粒体和内质网在基因改造后于全细胞中分布的方案,该方案结合了相关光镜与三维电子显微镜技术,包括抗坏血酸过氧化物酶2和辣根过氧化物酶染色、在同一切片中对含有或不含目标基因的细胞进行连续切片,以及通过电子显微镜进行连续成像。
这种体积电子显微镜技术用于需要观察三维结构的生物学研究。该技术提供样品杆、视野调节功能以及图像重拍前的样品存储功能。Fx2 Asan 设计了可催化去稳定化反应的路径步骤,以增强目标结构的电子检测信号,可用于定位特定的研究目标。
这些颗粒结合了相关光镜和三维电子显微镜技术,用于研究膜性细胞器与宿主细胞之间的相互作用。转染后16至24小时,用250微升30至37摄氏度的固定液轻轻洗涤培养物。迅速将洗涤液更换为1.5毫升新鲜固定液,并将培养物置于冰上固定30分钟。
孵育结束后,用一毫升冰冷的0.1摩尔卡考基late缓冲液洗涤细胞,每次洗涤10分钟,共洗涤三次。最后一次洗涤后,向培养皿中加入一毫升冰冷的0至4摄氏度的20毫摩尔甘氨酸溶液,在冰上孵育10分钟,随后用一毫升新鲜冰冷的0.1摩尔卡考基late缓冲液洗涤,每次5分钟,共洗涤三次。接着,用500微升 freshly prepared DAB溶液对细胞进行标记。
将细胞置于冰上孵育约5至45分钟。在倒置光学显微镜下观察到浅棕色染色时,用1毫升新鲜冰冷的0.1摩尔卡考基拉te缓冲液清洗细胞三次,每次清洗10分钟。然后,使用相差倒置显微镜在100倍或更高放大倍数下观察DAB染色,并标记玻璃底部感兴趣区域所在的位置。
用于透射电子显微镜块状样品制备时,首先在4°C条件下,用1毫升2%的还原四氧化锇固定细胞1小时。固定结束后,用新鲜蒸馏水清洗细胞,每次加入1毫升蒸馏水,每次清洗5分钟,共清洗三次。随后,用1毫升过滤后的TCH溶液处理细胞20分钟。
孵育结束后,用蒸馏水将细胞洗涤三次(方法如前所述),然后在2%还原的四氧化锇中固定30分钟。第二次固定结束后,用蒸馏水将细胞洗涤三次,并在避光条件下于4摄氏度用1毫升1%醋酸铀水溶液覆盖培养物过夜。次日早晨,用蒸馏水将细胞洗涤三次,然后在60摄氏度烘箱中用1毫升预热至60摄氏度的Walton铅天冬氨酸染色液染色30分钟。
孵育结束后,用蒸馏水洗涤细胞三次。然后将培养物在一系列20分钟的2毫升乙醇等分试样中依次孵育。最后一次暴露于100%乙醇后,在室温下用1毫升乙醇与低黏度包埋混合介质按3:1比例配制的溶液孵育细胞30分钟。
孵育结束后,将培养基更换为1毫升乙醇与低黏度包埋液混合液(体积比1:1),在室温下继续孵育30分钟。接着,将培养基更换为1毫升乙醇与低黏度包埋液混合液(体积比1:3),在室温下再孵育30分钟。随后,将培养基更换为1毫升100%低黏度包埋液,4℃过夜,然后将样品包埋于100%低黏度包埋液混合物中,在60 °C下孵育24小时。
进行透射电子显微镜分析时,次日使用超薄切片机获取厚度为90纳米的切片,并在200千伏电压下通过透射电子显微镜观察载网。在开始样品制备前,将镀有氧化铟锡的玻璃盖玻片置于异丙醇中轻轻振荡清洗30至60秒。振荡结束后,倒去多余酒精,并将盖玻片置于无尘环境中。
当盖玻片干燥后,使用等离子体镀膜仪对盖玻片进行辉光放电处理1分钟。然后将盖玻片插入载物台支架中,并将支架放入刀槽内。若需制备扫描电子显微镜样品,应将包埋好的样品块插入超薄切片机的样品支架中。
将样品台放入修块块中。使用剃须刀片切去目标位置周围多余的树脂,使块面呈梯形或矩形。前端边缘与后端边缘应严格相互平行。
获取大量连续切片并不容易。然而,你必须确保前端边缘和后端边缘完全平行。接下来,将样品 holder 插入超薄切片机的臂中。
将金刚石刀放入刀架中,并用过滤的蒸馏水填充刀槽。然后,小心推动刀架手柄以调整载样管的位置,使盖玻片的边缘靠近刀刃。获取样品后,停止切片过程,缓慢打开管夹紧螺钉并排空刀槽中的水。
当条带收集过程完成后,使用夹持装置的手柄取下基质并干燥条带。利用表达目的蛋白的基因标记质粒,可在对标记蛋白染色后鉴定转染的目标细胞。随后可采用相关光电子显微镜进一步观察标记的细胞培养物。
例如,SCO1-APEX2 产生的深色染色仅出现在线粒体膜间隙中,而不会出现在线粒体基质区域。共转染 SCO1-APEX2 和 HRP-KDEL 质粒的细胞,在线粒体膜间隙和内质网中均表现出高度密集的电子信号。然而,仅转染 SCO1-APEX2 的细胞中未观察到内质网染色。
通过扫描电子显微镜进行连续成像时,首先使用背散射电子探测器在大范围内创建整个阵列图像的概览。接着,将目标区域置于第一部分,并将其传播至所有其他部分。最后,对包含五个目标细胞的目标区域以5纳米的成像像素进行成像。
放大观察可揭示详细的亚细胞结构,如高尔基体、线粒体和内质网。连续成像清晰地显示,内质网与线粒体之间的接触发生在不同的z平面。您应充分掌握如何利用相关光镜与电镜技术定位特定目标结构,以研究特定身份修饰所产生的效应。
这些染色技术结合容积电子显微镜可用于大规模电镜研究,尤其用于探究神经病毒中的细胞相互作用。请注意,戊二醛、enteterocide 和 TCH 均具有高毒性,因此在使用这些试剂时务必穿戴防护服,并在通风橱中操作。
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本文介绍了一种在基因改造后研究完整细胞中线粒体和内质网分布的实验方案。该方法利用关联光镜与三维电子显微镜技术来分析细胞结构。
相关光镜与三维电镜技术能够实现对膜性细胞器网络的高分辨率三维可视化,弥补了结构生物学中靶点验证的关键空白。该方法通过揭示影响蛋白质定位和细胞器功能的亚细胞相互作用,支持在早期发现阶段进行机制层面的风险评估。通过为基因或药物干预提供纳米尺度的结构背景,该技术增强了表型筛选中结果预测的可信度。
该方法可整合到从早期靶点验证到后续机制研究的发现工作流程中,提供结构层面的信息,以补充功能检测结果,并基于表型保真度支持决策的推进或终止。