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显微镜技术推进高尔基体研究

2006-07-11 13:29 夏雨 自然-方法学 阅读 0
核心摘要: 两个独立研究小组利用荧光标记和先进视频显微镜技术,首次获得高尔基体潴泡成熟模型的视觉证据。他们标记酵母高尔基体蛋白,观察到早期绿色潴泡在几分钟内变为红色,证实潴泡从早期成熟为后期,推翻了传统水泡运输模型。这一成果解决了细胞生物学长期争议,展示了合作研究的价值。

两个独立的研究小组运用荧光标记技术和先进的视频显微镜技术,获得了高尔基体潴泡成熟模型视觉方面的证据。

高尔基体是一种细胞器,在细胞中的作用类似于邮局:它接收来自内质网新合成的蛋白质,对其进行翻译后修饰,然后将这些修饰后的蛋白质发送到细胞中的合适目的地。过去几十年中,科学家提出了两种模型来描述分泌性蛋白质如何从早期高尔基潴泡转移到晚期潴泡:水泡运输模型和潴泡成熟模型。水泡运输模型认为高尔基潴泡是稳定的、变化不大的单元;而潴泡成熟模型则认为潴泡是瞬时的、不断演化的结构。尽管生化研究支持这两种模型(有时是两者的混合),但一直缺乏高通量活细胞成像的视觉证据。

近期,《自然》杂志同时发表了两篇论文,介绍了共聚焦显微镜技术的新进展。研究由美国芝加哥大学的Benjamin Glick研究组和日本RIKEN发现研究所的Akihiko Nakano研究组独立完成。两个小组均使用酵母细胞,因为酵母的高尔基潴泡不会堆积,便于对单个潴泡进行可视化。他们开发了定制型三维共聚焦视频显微镜系统,首次实现了多色活细胞成像。“我们现在能清晰地观察到酵母高尔基体潴泡的管状网络结构,此前我们从未想象过不使用电子显微镜就能看到它,”Nakano说。两个小组用绿色荧光蛋白标记前期高尔基体常住蛋白,用红色荧光蛋白变异体标记后期高尔基体蛋白。他们假设:如果蛋白质通过水泡运输穿越高尔基体,则标记单个早期潴泡的绿色荧光会保留;但如果潴泡从早期成熟为后期,荧光会从绿色转变为红色,因为潴泡获得了新的生化特征。

两个小组清楚地观察到,单个早期绿色潴泡在几分钟内变成了红色。“这些颜色变化明确表明,简单的传统水泡运输模型不适用,”Nakano解释说。Glick也对潴泡成熟的视觉证据如此清晰感到惊讶:“我们一直担心高尔基体潴泡可能会经常融合和裂解,这会使解释复杂化。”Glick和Nakano为细胞生物学领域这一长期悬而未决的问题找到了答案,这也是合作优于竞争的例证。“这些论文将被仔细审查,因此花时间做实验非常重要,”Glick说。“我们两个小组独立获得相近结论,这一事实使我们的工作比其他人的更有说服力。”

注:本文翻译自2006年7月号的《自然-方法学》,版权为英国NPG出版集团所有。

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