03.03.2022Abstrakt
Um die Lokalisierung und Orientierung von Proteinen in subzellulären Strukturen zu untersuchen, entwickelten Peng Xi und seine Kollegen die polarisierte strukturierte Lichtmikroskopie (pSIM). Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Diese Arbeit erweitert das bestehende SIM-System, indem sie die Potenziale der SIM-Technologie und kommerzieller Instrumente eingehend untersucht und die inhärenten Polarisationsdetektionseigenschaften des bestehenden SIM-Systems aufdeckt, die selbst dessen Entwicklern entgangen sind. Dadurch kann das bestehende System ohne Modifikationen die Funktion der Polarisations-SIM realisieren. Dies ermöglicht es zahlreichen Laboren der Lebenswissenschaften mit SIM-Systemen, Polarisations-SIM direkt zu analysieren, was die Forschung im Bereich der hochauflösenden Polarisationsbildgebung erheblich voranbringen wird.
Abb. 1: Darstellung der Orientierung kurzer Aktinfilamente. a) Dynamische Bildgebung der Myosin-getriebenen Bewegung eines Phalloidin-markierten Aktinfilaments. Der weiße Kasten markiert die Trajektorie eines kurzen Aktinfilaments. b) Vergrößerte Ansicht des gelb umrandeten Bereichs in a). Die Dipolorientierungen der Aktinfilamente ändern sich während ihrer Bewegung. c) Zeitrafferaufnahme der Orientierung und Position des fragmentierten Aktins in b. d) 2D-pSIM-Bildgebung der Aktinfilamente in Hippocampusneuronen. Die Abbildung unterscheidet deutlich zwischen den kontinuierlichen langen Aktinfilamenten im Dendriten und der Region mit diskreter Aktinringstruktur im Axon. e) Weitere Darstellung der Aktinringstruktur im Axon. f, g) Vergrößerte Ansichten der umrandeten Bereiche in d, die die Ergebnisse der PM- und pSIM-Bildgebung vergleichen. h) Das Intensitätsprofil der in e markierten Linie. Ihre Fouriertransformation (i) zeigt eine Periodizität von 184 nm, was mit zuvor veröffentlichten Ergebnissen übereinstimmt. Die Aktinringstruktur ist entscheidend für das membrangebundene periodische Skelett (MPS) in Neuronen. Das bisherige Modell geht von einer End-zu-End-Anordnung der Adducin-beschichteten Aktinfilamente aus. pSIM zeigt jedoch, dass die kurzen Aktinfilamente parallel zum Axonschaft orientiert sind, was eine seitliche Anordnung der Aktinringstrukturen nahelegt. Maßstabsbalken: a 2 μm und d–g 1 μm
Analyse der Bildgebungstechnologie
Das QSIM-Superauflösungs-Bildgebungssystem ist ein typisches System zur Bildgebung bei schwachem Licht. Das TUCSENDhyana 400BSIDie Kamera weist eine maximale Quanteneffizienz von 95 % und ein Ausleserauschen von nur 1,2e- auf, wodurch das System auch bei schwachem Licht Bilder mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis erzeugen kann. Die Pixelgröße von 6,5 μm ist optimal für ein 60-fach vergrößerndes Objektiv geeignet. So kann die hohe Auflösung des Objektivs voll ausgeschöpft werden, und das System erhält hochauflösende Bilder mit klaren Details.
Referenzquelle
Zhanghao K, Chen X, Liu W, Li M, Liu Y, Wang Y, Luo S, Wang X, Shan C, Xie H, Gao J, Chen X, Jin D, Li X, Zhang Y, Dai Q, Xi P. Superauflösende Bildgebung von Fluoreszenzdipolen mittels polarisierter strukturierter Beleuchtungsmikroskopie. Nat Commun. 2019 Okt 16;10(1):4694. doi: 10.1038/s41467-019-12681-w. PMID: 31619676; PMCID: PMC6795901.
