使用基本强制显微学的高分辨率医疗纳诺想象

包括的事宜

简介
范例准备
结果
结论
紧靠 Bruker 纳诺表面

简介

盲目性的主要原因在这个世界的是不透明的大瀑布的形成在眼睛的晶状体的。 主导的系数是对辐射的长期暴露或紫外光,当然,但是大瀑布形成可能也是糖尿病,高血压的某些表单的结果,和,年龄。 如果留下未经治疗,这个疾病导致累进盲目性和可能青光眼。 基本强制显微学 (AFM)被证明是调查的大瀑布形成的结构上的方面一个重要的方法。

眼睛的透镜是在人体的唯一的透明组织,并且它是无血管的。 透镜特定细胞小于可见光波长紧密地被包装在距离。 因此另外,透镜细胞降低了他们的细胞器,例如线粒体,并且无法执行氧化生物化学的新陈代谢。 蜂窝电话营养和细胞细胞黏附力依靠在细胞膜的 junctional microdomains 连接透镜细胞和他们的细胞质。 在透镜细胞质膜的这些 junctional microdomains 包含保证代谢产物、离子和水运输在细胞之间的空白连接点,以及对细胞粘着负责和最终浇灌运输的稀薄的连接点。 空白连接点由 connexons (复杂形成组成由六个 connexin 分子),而 aquaporin-0 组成稀薄的连接点。 在两蛋白质的变化导致大瀑布的形成。

基本强制显微学的发展 (AFM),戏剧性改进在被重新组成的膜,在水晶格子的蛋白质高分辨率想象有所了,查出当地膜和居住初核质和真核状态的细胞。 在这些研究中, AFM 使用作为可能提供结构信息在子毫微米解决方法在生物范例利益的工具。 使用此技术,然而,依然是对根本研究制约控制,并且在医学的具体应用是稀疏的。 在此应用注解,我们展示 AFM 的实用程序在描述大瀑布的原因的。 使用一个自定义的 Bruker 基本强制显微镜,当地透镜膜和结构性蛋白质成分高分辨率想象达到。

范例准备

在大瀑布手术之后,膜从大瀑布残骸被提取了,并且由离心器处理射击。 膜解决方法被注射了到小滴吸附缓冲 (10 mM Tris HCl 酸碱度 7.4, 150 mM 氯化钾, 25 mM MgCl2) 在新近地被劈开的云母页顶部。 在孵出以后,这个范例被漂洗了使用记录缓冲 (10 mM Tris HCl 酸碱度 7.4, 150 mM 氯化钾)。

想象在健康和大瀑布透镜细胞膜执行使用用 130 µm J 扫描程序和奥林匹斯山 AFM 装备的自定义的 Bruker Si3N4 (长度 = 100 µm; k = 0.09 N/m)。 装载强制是 ~100 pN,并且扫瞄速率是 4-7 Hz。

结果

大瀑布膜的 AFM 图象显示了油脂 bilayer 被吸附的细胞膜对云母技术支持。 这些膜包含了作为连接相邻透镜细胞的 junctional microdomains 被识别的蛋白质域。 microdomains 比在从健康细胞的膜观察的那些是显着大在大瀑布膜。 发现大瀑布膜 junctional microdomains 由 AQP0 横跨膜通道蛋白质完全组成。 分辨率是满足允许各自的螺旋连接的循环的确定,从膜表面推出,大约长度四氨基酸; 并且这些数据与预测的设计严密地相符。 这些功能的子毫微米解决方法从地形学图象被提取了并且与关于健康绵羊透镜细胞膜的以前发布数据比较。

在健康和大瀑布透镜膜之间的一个系统的结构上的比较表示,在健康透镜细胞, AQP0 分子是组织完善的在 connexons 包围和限制的小的密集的补丁程序。 在显明对比,大瀑布透镜膜没有包含 connexons (参见图 1)。 结果,连接点列阵在大瀑布透镜细胞的膜看上去显著扩大和畸形。

在各自的横跨膜通道的图 1. 显示亚结构的联系模式高分辨率 AFM 地势图象在健康绵羊 () 和人力大瀑布 (右) 透镜细胞膜。 在健康案件, AQPO 分子 (与 6nm 直径的十字形的 tetrameric 蛋白质) 形成分隔 AQPO microdomains 的 connexons 接近的小和正常补丁程序 (与 8nm 直径的花型 hexameric 蛋白质)。 在这个病理性案件, connexons 缺乏。

看起来在大瀑布发展期间, connexons 累进降低,根本地导致透镜细胞营养细分。 从一个生理观点,在一个健康透镜细胞 AQP0 超分子的装配和 connexons 对于细胞粘着是必需的通过连接点形成,以及正常离子、代谢产物和水流量在相邻细胞之间通过空白连接点。 而且,更小的 junctional microdomains 的同类的配电器允许附近细胞之间的更好的连接数,减少非遵守的膜区的概率。 相反,缺乏从大瀑布透镜细胞的膜的 connexons 导致膜区的遵守/非遵守的一个异种配电器。 终于,营养素和离子没有被传送到细胞深深在透镜里面,并且废品累计 (参见图 2)。 这些细胞将变得不健康,并且不能维护透明度,根本地导致盲目性。

结构上的区别的图 2. 表示在健康 (a) 和大瀑布 (b) 膜之间的。 在健康膜,联系范围的 themomogeneous 配电器保证相邻的细胞 (c) 之间的正常通信,而在大瀑布膜,缺乏 connexons 导致异常细胞对细胞黏附力 (d)。 此外,缺乏在不健康的组织的 connexons 导致蜂窝电话缺乏和浪费累计。

结论

高分辨率 AFM 想象提供理想平均值调查健康和大瀑布透镜细胞膜之间的结构上的区别。 这是在使用在疾病原因的调查的 SPM 技术的持续的推进的一个非常有为的结果在这个分子级别。 AFM 有分析一个被设立的功能各自的分子。 因为现在是好的被接受的它许多病理学起源于分子紊乱,可以预计 AFM 技术在不久的将来将变得愈加重要在成象。

关于 Bruker 纳诺表面

纳诺的 Bruker 提供从他们的稳健设计和易用的其他商业可用的系统引人注意,维护最高分辨率的基本强制显微镜/扫描探测显微镜 (AFM/SPM) 产品。 NANOS 评定的题头,是所有我们的仪器的一部分,使用评定的悬臂式偏折一台唯一光导纤维的干涉仪,如此做设置协定它大于一个标准研究显微镜目的没有。

来源: “往医疗纳诺想象的预付款由高分辨率基本强制显微学”。

关于此来源的更多信息请参观 Bruker 纳诺表面

Date Added: Jun 22, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 20:46

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit