To badanie przedstawia niezawodne i łatwe procedury uzyskiwania seryjnych ultracienkich odcinków mikroorganizmu bez drogiego sprzętu w transmisyjnej mikroskopii elektronowej.
Artykuł metodologiczny
To badanie przedstawia niezawodne i łatwe procedury uzyskiwania seryjnych ultracienkich odcinków mikroorganizmu bez drogiego sprzętu w transmisyjnej mikroskopii elektronowej.
Obserwacja komórek i składników komórek w trzech wymiarach przy dużym powiększeniu w transmisyjnej mikroskopii elektronowej wymaga przygotowania seryjnych ultracienkich przekrojów próbki. Chociaż przygotowanie seryjnych ultracienkich odcinków jest uważane za bardzo trudne, jest to raczej łatwe, jeśli zastosuje się odpowiednią metodę. W tym artykule przedstawiono krok po kroku procedurę bezpiecznego uzyskiwania seryjnych ultracienkich przekrojów mikroorganizmów. Kluczowymi punktami tej metody są: 1) wykorzystanie dużej części próbki i dostosowanie powierzchni próbki i krawędzi noża tak, aby były równoległe do siebie; 2) cięcie odcinków szeregowych w grupy i unikanie trudności w rozdzielaniu odcinków za pomocą pary pasm włosów podczas pobierania grupy odcinków szeregowych na siatki szczelinowe; 3) używać "pętli przechowywania sekcji" i unikać mylenia kolejności grup sekcji; 4) należy użyć "pętli podnoszącej powierzchnię wody" i upewnić się, że sekcje są umieszczone na wierzchołku wody i że najpierw dotykają siatki, aby umieścić je w żądanej pozycji na rusztach; 5) użycie folii nośnej na aluminiowym stojaku i ułatwienie odzyskiwania odcinków na kratkach oraz uniknięcie marszczenia się folii nośnej; oraz 6) użyć rurki do barwienia i unikać przypadkowego zerwania folii nośnej pęsetą. Ta nowa metoda umożliwia bezproblemowe uzyskiwanie seryjnych ultracienkich przekrojów. Metoda umożliwia analizę struktur komórkowych mikroorganizmów w wysokiej rozdzielczości w 3D, co nie jest możliwe do osiągnięcia przy użyciu metody automatycznego ultramikrotomu z taśmą oraz seryjnej skaningowej mikroskopii elektronowej z blokiem lub skupioną wiązką jonów.
Właściwa technika seryjnego ultracienkiego cięcia jest niezbędna do trójwymiarowego badania komórek i komponentów komórek na poziomie mikroskopii elektronowej. Zbadaliśmy dynamikę korpusu bieguna wrzeciona w cyklu komórkowym komórek drożdży i ujawniliśmy zmiany morfologiczne ich ultrastruktury podczas cyklu komórkowego i czasu duplikacji1,2,3,4,5. W 2006 roku ukuliśmy nowe słowo "strukturom", łącząc "strukturę" i "-om", i zdefiniowaliśmy je jako "ilościową i trójwymiarową informację strukturalną całej komórki na poziomie mikroskopii elektronowej" 6, 7.
Przez analizę strukturomu, która wymaga techniki seryjnego ultracienkiego cięcia, odkryto, że komórka drożdży Saccharomyces cerevisiae i Exophiala dermatitidis miała około 200 000 rybosomów7, 8, komórka Escherichia coli miała 26 000 rybosomów9, komórka Mycobacterium tuberculosis miała 1 700 rybosomów10 a bakterie spiralne Myojin miały tylko 300 rybosomów11. Informacje te są przydatne nie tylko do oszacowania tempa wzrostu każdego organizmu, ale także do identyfikacji gatunków9.
Dalej, analiza strukturomu doprowadziła do odkrycia nowego organizmu; Parakaryon myojinensis został znaleziony w głębokim morzu u wybrzeży Japonii, którego struktura komórkowa była pośrednia między prokariotami a eukariontami12,13,14,15. Obecnie technika seryjnego ultracienkiego cięcia jest uważana za tak trudną, że jej opanowanie zajęłoby dużo czasu. W tym badaniu opracowaliśmy niezawodną metodę, dzięki której każdy może bez trudu wykonać seryjne ultracienkie cięcie.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Próbki użyte w tym badaniu to mikroorganizmy, szybko zamrożone propanem w ciekłym azocie, zamrożone podstawione acetonem zawierającym 2% tetratlenku osmu i zatopione w żywicy epoksydowej1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18.
1. Przygotowanie filmu wspierającego (Rysunek 1-3)
UWAGA: Folia nośna Formvar w kolorze srebrnym jest przygotowywana metodą odlewania na szkle19.
2. Przycinanie bloku próbki za pomocą ultradźwiękowego ostrza do przycinania i żyletki 21 pod mikroskopem stereoskopowym (Rysunek 4)
3. Przycinanie bloku próbki za pomocą diamentowego noża za pomocą mikrotomu (Rysunek 5)
4. Dostosowanie powierzchni próbki i krawędzi noża tak, aby były zwrócone równolegle do siebie 21
5. Rozprowadzanie roztworu neoprenu na bloku próbki (Rysunek 6)
6. Tworzenie sekcji szeregowych (Rysunek 7-9)
7. Wybieranie sekcji szeregowych (Rysunek 10-12)
8. Sekcje barwienia16, 24 (Rysunek 13)
9. Obserwacja odcinków szeregowych (Rysunek 14)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym protokole, do wybierania sekcji szeregowych użyto siatek z trzema szczelinami. Kratki wykonane są z niklu lub miedzi. Sekcje szeregowe są umieszczone na środkowej szczelinie. Szczeliny po obu stronach są niezbędne do przeglądania sekcji podczas podnoszenia ich za pomocą siatki. Aby siatki były równoległe do sekcji szeregowych podczas podnoszenia ich pęsetą (Rysunek 11d), uchwyt jest wygięty (Rysunek 6c, po prawej). Mały uchwyt jest korzystny, ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedstawiona tutaj metoda nie wymaga drogiego sprzętu. Wymaga jedynie aluminiowego stojaka (rysunek 3), kratek z trzema szczelinami (rysunek 6c), pętli przytrzymujących sekcje (rysunek 10a), pętli podnoszącej powierzchnię wody (rysunek 11a) i rurki do barwienia (rysunek 13). Obecna metoda ma wiele cech. Duża część próbki służy do regulacji powierzchni próbki i krawędzi noż...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Serdecznie dziękujemy Shigeo Kita za cenne sugestie i dyskusję. Dziękujemy również Johnowi i Sumire Ecksteinom za krytyczną lekturę manuskryptu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Aparatura do produkcji form | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 652 | szer. 180 x gł. 180 x wys. 300 mm |
| Szkiełko szklane | Matsunami Co. Ltd., Osaka-76 | x 26 x 1,3 mm | |
| Aluminiowy stojak z otworami 4 mm | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 658 | szer. 30 x gł. 25 x wys. 3 mm, Patrz ten artykuł |
| Mikroskop stereoskopowy | Nikon Co. Ltd., | Tokyo-SMZ 645 | |
| Oświetlenie LED do mikroskopu stereoskopowego | Nikon Co. Ltd., | Tokyo-SM-LW 61 Ji | |
| Etap przycinania | Sunmag Co.Ltd., | Tokio-Wyposażony | w mechanizm przechylania, Zapoznaj się z tym |
| papierem Oświetlenie LED do przycinania stage | Sunmag Co.Ltd., | Tokio-Zapoznaj | się z tym artykułem |
| Ultradźwiękowe ostrze do przycinania | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 5240 | EM-240, Patrz ten papier |
| Nóż diamentowy do przycinania | Diatome Co. Ltd., Szwajcaria-45 | ° | |
| Nóż diamentowy do ultracienkich przekrojów | Diatome Co. Ltd., Szwajcaria-45 | ° | |
| Ultramikrotom | Leica Microsystems, Wiedeń-Ultracut | S | |
| Mesa cut | Leica Microsystems, Vienna-Mirror | ||
| 0.5% roztwór z neoprenu W Nisshin | EM Co. Ltd., Tokio | 605 | |
| Specjalna 3-szczelinowa siatka niklowa | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 2458 | Zapoznaj się z tym artykułem |
| Specjalna 3-szczelinowa siatka miedziana | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 2459 | Patrz ten artykuł |
| Pętla do trzymania sekcji | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 526 | Patrz ta praca |
| Pętla podnosząca powierzchnię wody | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 527 | Patrz ten dokument |
| Rurka do barwienia | Nisshin EM Co. Ltd., Tokio | 463 | Patrz ten dokument |
| Uchwyt na wiele próbek | JEOL Co. Ltd., | Tokio-EM-11170 | |
| JEM-1400 | JEOL Co. Ltd., Tokijski | transmisyjny mikroskop elektronowy |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie