Microscopy trifecta检查细胞如何吞噬营养物质，病毒

科学家通过两个南达科他州大学和美国国立卫生研究院的研究人员之间的合作，对一种允许细胞内化有益营养素和非有益病毒的机制有了更好的理解。

南达科他州立大学副教授Adam Hoppe，南达科他州矿业与技术学院教授史蒂夫史密斯和美国国立卫生研究院的科学家Justin Taraska和Kem Sochacki结合三种独特类型的显微镜来追踪一种叫做网格蛋白的蛋白质如何引发细胞膜弯曲。他们发现，在细胞膜上形成蜂窝状支架的网格蛋白在夹住细胞膜的一小部分时具有意想不到的可塑性。他们的作品发表在2018年1月29日的Nature Communications期刊上。

Hoppe和Smith通过南达科他州生物系统网络和转化研究(BioSNTR)中心协同工作，该中心由南达科他州研究创新中心计划和国家科学基金会促进竞争研究的既定计划资助。更好地了解细胞如何内化材料将有助于BioSNTR研究人员与Sioux Falls的SAB Biotheraputics合作开发新的流感替代疗法。

NIH科学家Justin Taraska和Kem Sochacki在马里兰州贝塞斯达的贡献是通过联邦政府资助的校内研究计划实现的。

“这是一项令人敬畏的团队科学努力和成功的重要模式，”细胞生物学家和BioSNTR主任霍普说。他的研究重点是开发抗病毒和抗癌疗法。

“这是一个基本的'细胞如何工作'这一问题，它对植物，动物和人类的多种疾病过程和重要生理功能产生辐射影响，”Hoppe解释道。“这一过程被称为内吞作用，是细胞将物质从环境中内化并重塑其表面的主要机制之一。”

Hoppe和他的团队基本上使用纳米尺度的荧光拍摄活细胞内化自己的膜。然后，他们使用激光束来区分水平和垂直方向，并在不同阶段化学冻结细胞，以捕获膜弯曲的高分辨率图像。

“人体细胞中的内吞作用主要由网格蛋白驱动，网格蛋白形成一个蜂窝状格子，抓​​住一块膜并将其拉入细胞内。病毒劫持这个过程进入细胞;它也是多少药物被输送到细胞中，”美国国立卫生研究院国家心肺血液研究所(NHLBI)分子与细胞成像实验室的高级研究员塔拉斯卡解释说。他和他的团队使用荧光和电子显微镜的超分辨率光成像扫描细胞，通过将一个图像放在另一个上面来关联这两个细胞。

史密斯是SD矿业纳米科学和纳米工程项目的物理学家和主任，他说：“这是一项重大的技术成就。三个相隔几千英里的团队检查了同一个细胞，达到纳米水平 - 这是一项令人难以置信的成就!”

他和他的团队使用原子力显微镜精确测量网格蛋白结构和产生的囊泡，包括它们的高度和直径。每个细胞有50到100个囊泡。

三管齐下的方法让研究人员对他们的研究结果充满信心 - 他们的合作仍在继续。

“这种合作是独一无二的，结合了三种先进技术，并充分利用了每个人的独特专长，”塔拉斯卡说。“它之所以有效，是因为每个人都在分享并共同解决一个重要问题。”

史密斯同意，“BioSNTR将人们与不同类型的工具和专业知识结合在一起，以揭示我们不理解的流程。它是关于组建一个团队并赋予他们使命。”