奥地利科学技术研究所 蛋白质复合物Arp2/3及其七个亚单位(有色)，同时与肌动蛋白丝结合(灰色)
信用:弗洛里安·费勒，IST 零下196摄氏度的温度使得细胞内部的高分辨率成像成为可能
因此，奥地利科学技术研究所(IST)的研究人员首次能够展示蛋白质复合物的活性形式在细胞运动和其他重要生物功能中是如何发挥关键作用的
这项研究发表在《自然通讯》杂志上
许多细胞在不停地运动
有些人从甲地迁移到乙地，在前沿的小“脚”的帮助下治愈伤口或对抗病原体，即所谓的瓣足类动物
当细胞的其余部分被拉动时，这些薄的延伸部分被向前推动并结合到表面上
在这些脚的内部是一个紧密交织的蛋白质丝网络，称为肌动蛋白丝，形成细胞的细胞骨架
到目前为止，还不清楚Arp2/3复合物是如何从已存在的肌动蛋白丝中长出新的肌动蛋白丝，从而产生密集的分支网络，为细胞提供所需的前伸力的。Arp2/3复合物是对细胞运动很重要的七种蛋白质的集合体
艰难的选择 到目前为止，科学家们必须决定何时分析Arp2/3复合物的结构:一种选择是单独研究它，其中蛋白质复合物处于非活性构象，因此不允许理解网络是如何形成的
然而，为了完全激活，Arp2/3复合物需要与肌动蛋白丝结合
这需要使用一种叫做电子断层扫描的方法，这是以相当低的分辨率为代价的
“以前在试管环境中结合到肌动蛋白丝的Arp2/3复合物的电子断层扫描数据太不精确，使得不可能明确地分辨复合物的单个元素必须位于何处，”IST奥州教授弗洛里安·舒尔团队的博士后弗洛里安·费勒解释道
两年多来，他一直在寻找一种方法来观察自然环境中的蛋白质复合物，从而可以精确地分析单个结构
现在他已经成功了，在老鼠细胞的瓣鳃亚纲中，以主动肌动蛋白结合的构象对复合物成像
“我们对自己说:好的，我们要进入细胞，那里的环境要复杂得多，因为不仅有蛋白质复合体和肌动蛋白丝，还有其他各种各样的东西
但这是我们能够以确定其结构的方式维持这个网络的唯一方法，”分子生物学家弗洛里安·舒尔说
蛋白质复合物Arp2/3及其七个亚单位(有色)，同时与肌动蛋白丝结合(灰色)
信用:弗洛里安·费勒，IST 休克冷冻细胞 零下196摄氏度的气温使这成为可能
在几毫秒内，研究人员冻结了样本——太快了，以至于无法形成冰晶，而冰晶会破坏细胞的精细结构
然后，他们使用现有的最强大的低温电子显微镜——也是奥地利唯一的一种——从不同的角度用低温电子断层扫描术对细胞成像
这样，研究小组收集了足够的数据，对10，000多个处于活跃状态的Arp2/3复合体进行了三维重建
结合先进的图像处理技术，他们以低于1纳米的分辨率生成了Arp2/3复合体的三维模型
相比之下，人类的头发大约有50，000纳米厚
弗洛里安·费勒说:“我们现在能够相对精确地描述蛋白质复合物及其亚单位的结构，以及它们如何在以前活细胞的片层平台旁形成肌动蛋白丝网络。”
“五年前，可能没有人会想到这是可以做到的，”舒尔补充道
到顶点 由于先进的方法，研究小组已经推翻了一个早期的模型，该模型假设Arp2/3复合体和肌动蛋白丝之间有更大的面积联系
然而，科学家们证实了该复合物是如何被调节并形成新的肌动蛋白丝的其他方面
有了这些知识，其他科学家现在可以更好地理解这种重要的蛋白质复合物在细胞运动和疾病发展之外的多种作用中的调节和活性
“就方法和分辨率而言，我们所做的是尽可能多地使用如此复杂的样本
通过目前的解决方案，我们获得了新的生物学见解，但这也是一种方法上的进步，表明这是可能的，”舒尔说
弗洛里安·费勒现在想进一步改进这种方法，使其他蛋白质可视化，并探索这种方法能让我们观察细胞内部多远
“我们刚刚开始意识到低温电子断层扫描的全部潜力，”舒尔说
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
