$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Abbiamo presentato una sequenza di protocolli per la visualizzazione transitoria compattazione del DNA nei cianobatteri. Il concetto di base è simile a quella del correlativo luce e microscopia elettronica (CLEM)12. Inoltre, in questo metodo, live cianobatteri sono stati monitorati mediante microscopia a fluorescenza, congelati rapidamente sulle griglie di EM e visualizzati direttamente con tomografia cryo-elettrone ad alta tensione. Come una prima applicazione, la struttura dettagliata del DNA compattato cellule batteriche è stato correttamente visualizzato in 3D. Attualmente, questa procedura è specifica per questo argomento, ma essa si applicherà più estesamente, con metodologia modificata in alcuni casi. Qui, i vantaggi, i limiti e le possibilità future di questo metodo sono discussi.
Uno dei vantaggi di questo metodo è la visualizzazione 3D di tutta la cella. 1 MV HVEM visualizzati correttamente la dinamica struttura degli organelli sottocellulari nel DNA compattato le cellule. Tuttavia, la struttura fine all'interno di cellule normali non si distinguevano a causa del contrasto dell'immagine in basso. Aumentando anelastica e quantistico negli esemplari di spessi sfoca l'immagine13. Perdita zero e la maggior parte-probabile-perdita immagine filtro da un filtro di energia può migliorare il contrasto dell'immagine riducendo la dispersione anelastica14,15, ma non funzionerà per gli esemplari più spessi di iMFP. I picchi di perdita zero e la maggior parte-probabile-perdita drasticamente diminuiscono con spessore provini. È particolarmente difficile ottenere un rapporto segnale-rumore sufficiente per i campioni di ghiaccio incorporato sensibile dell'elettrone. Murata et al hanno dimostrato che la trasmissione scansione 1MV dà di microscopia (STEM) maggiore contrasto di immagine rispetto a un'immagine di campo luminoso in plastica incorporato di cellule di lievito con 5 µm di spessore, dove il contrasto dell'immagine è dato principalmente da contrasto ampiezza13 . Tuttavia, si prevede che l'effetto di trascinamento danno il maggiori elettroni accelerati crea un'altra limitazione alla dose di irradiazione per danni sensibili cryo-campioni16. L'applicazione di Volta e Zernike fase piastre17,18 per HVEM può essere in grado di ridurre i danni secondari riducendo la dose totale in futuro. Un'altra limitazione all'utilizzo HVEM per spessi esemplari deriva dal fatto che le strutture di utente che forniscono HVEM sono scarse in tutto il mondo.
Utilizzando una metodologia alternativa di osservare esemplari di spessi, tomografia di cryo-staminali a 300 kV ha dimostrato immagini ad alto contrasto su campioni congelati-idrato con spessore superiore a diverse centinaia di nanometri19. Per recuperare il contrasto di fase in cryo-staminali, microscopia elettronica pthychographic è stato introdotto anche, in cui la piastra di fase nella lente condensatore traspone una diffrazione modulato in fase a un pixelated detector 2D20. Le immagini vengono recuperate mediante calcolo da più le diffrazioni. Per cryo-imaging 3D veloce e diretto di grande nativo congelati campioni, cryo-FIB-SEM può anche essere usato21, dove seriale sezionamento con un fascio ionico focalizzato e bloccare viso imaging viene applicati per imaging completamente idratata campioni congelati. Anche se queste tecnologie ampliare la gamma di osservazione di campioni biologici, è difficile trovare il percorso di destinazione dei batteri, ad esempio etichettato come batteri, perché l'obiettivo è completamente sotto il ghiaccio e non può essere identificato prima di tagliare.
Compattazione del DNA produce una struttura distinta nei cianobatteri. DNA compattato cellule sono prontamente distinto anche senza essere macchiato a causa di una distorsione di grande densità all'interno delle cellule che non è presente nelle cellule normali. Tuttavia, al fine di visualizzare altri eventi locali all'interno della cellula, è necessario trasferire il ROI fluorescente contrassegnato nel microscopio elettronico. Per correlativo luce e microscopia elettronica (CLEM), immagini del microscopio ottico e microscopio elettronico immagini sono generalmente correlati utilizzando granuli di lattice fluorescente o punti quantici su EM finder griglie12. Le particelle di etichettatura devono essere di densità dell'elettrone alta oltre a fluorescenza. Essi possono correlare con precisione e in modo affidabile le posizioni tra le due immagini. Inoltre, confermando l'area con etichetta con microscopia crio-luce, completa sovrapposizione del ROI può essere raggiunto tra i due microscopi. Quando che caratterizza eventi più dettagliati strutturali nella compattazione del DNA, queste particelle e cryo-luce microscopio sarà uno strumento indispensabile per una correlazione più robusto e preciso in futuro.
In questo articolo viene illustrato come caratterizzare la struttura transitoria di compattazione del DNA nei cianobatteri da una combinazione di cultura sincrono, microscopia a fluorescenza e tomografia cryo-elettrone ad alta tensione. Questo protocollo si concentra sull'osservazione del DNA compattato. Combinando questo metodo con altre nuove tecnologie di cui sopra, sarà possibile studiare il processo di compattazione del DNA in dettaglio e metodi opportunamente modificate sono ampiamente applicabili agli altri eventi dinamici strutturali nei batteri.