PALM成像中激光强度和定位精度相关性的研究

近十年来,基于单分子定位的PALM成像技术快速发展,将显微镜的分辨率提高到了2-25nm。本文发现PALM成像过程中采用的激发光强度与成像的定位精度之间有密切的联系。我们分别选择了PALM成像使用的光激活荧光蛋白、光转换荧光蛋白和光开关荧光蛋白中最常用的荧光蛋白进行验证。实验发现伴随激光强度的增加,大部分荧光蛋白的光子数先升高然后趋于饱和,背景噪声几乎线性升高。进一步分析发现荧光蛋白的定位误差随着激光强度增强先降低后升高,因此选用合适的激光强度在PALM成像实验中至关重要。如何提高PALM成像的分辨率一直是科学家研究的热点,本研究内容可以指导研究人员在PALM成像中选用合适的激发光强度,从而得到高分辨率的图像。     

Visualization of Mitochondrial Membrane Dynamics in Primary Cultured Neurons by Cryo-electron Tomography

本文利用冷冻电子断层扫描成像技术研究了原代培养海马神经元中线粒体膜的动态变化. 线粒体的分裂与融合是线粒体膜动态变化的主要方式，也是维持线粒体功能正常的重要手段. 线粒体分裂的机制研究以往是基于荧光标记的光学显微成像，由于分辨率的限制并不能直接观察到线粒体分裂过程中的超微结构特征. 冷冻电子断层成像通过尽可能保持样品生理状态从而获得更真实的结构信息. 本文通过对原代海马神经元中的自发性线粒体膜动态变化的成像，发现中央分裂和外周分裂的线粒体都与内质网在空间上存在一定的相互作用，内质网通过缠绕在线粒体分裂位点来参与分裂过程. 值得注意的是，还发现部分线粒体会出现线粒体外膜与内膜分离的现象，形成“无基质”的特殊区域. 这些可能都表明了线粒体质量控制的方式.     

综述: 冷冻超分辨光电融合成像技术 ——新挑战，新机遇

冷冻超分辨光电融合成像技术近年来发展迅速,该技术结合了荧光显微镜特异性标记与冷冻电镜超高分辨率的优势,成为细胞原位结构研究的新手段,有望发展成为下一代成像技术.本文从发展背景、应用领域等几个方面,介绍了冷冻超分辨光电融合成像技术的概况及未来发展前景.     

基于抗坏血酸过氧化酶的电镜成像和活细胞邻近标记方法的应用进展

Alice Ting实验室开发的抗坏血酸过氧化物酶(engineered ascorbate peroxidase,APEX),相对于经典的辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase,HRP),其酶活性不再受细胞内蛋白质定位的影响,可以在几乎所有的亚细胞区域保持活性,这使其在研究亚细胞尺度以及活细胞水平生物学问题时极具优势.目前,基于APEX的二氨基联苯胺(diaminobenzidine,DAB)染色标记技术已经成功地实现对全细胞、亚细胞器和蛋白质水平的电镜成像.同时,与质谱技术结合,基于APEX的活细胞生物素邻近标记方法也极大地推动了亚细胞器蛋白质组学,以及目标蛋白在特定时空条件下邻近蛋白质组学的研究发展.本文将从以上两个方面阐述APEX技术的基本原理及最新应用进展,并讨论和展望其在实际应用中存在的局限性和挑战.