使用基本強制顯微學的高分辨率醫療納諾想像

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簡介
範例準備
結果
結論
緊靠 Bruker 納諾表面

簡介

盲目性的主要原因在這個世界的是不透明的大瀑布的形成在眼睛的晶狀體的。 主導的系數是對輻射的長期暴露或紫外光,當然,但是大瀑布形成可能也是糖尿病,高血壓的某些表單的結果,和,年齡。 如果留下未經治療,這個疾病導致累進盲目性和可能青光眼。 基本強制顯微學 (AFM)被證明是調查的大瀑布形成的結構上的方面一個重要的方法。

眼睛的透鏡是在人體的唯一的透明組織,并且它是無血管的。 透鏡特定細胞小於可見光波長緊密地被包裝在距離。 因此另外,透鏡細胞降低了他們的細胞器,例如線粒體,并且無法執行氧化生物化學的新陳代謝。 蜂窩電話營養和細胞細胞黏附力依靠在細胞膜的 junctional microdomains 連接透鏡細胞和他們的細胞質。 在透鏡細胞質膜的這些 junctional microdomains 包含保證代謝產物、離子和水運輸在細胞之間的空白連接點,以及對細胞粘著負責和最終澆灌運輸的稀薄的連接點。 空白連接點由 connexons (複雜形成組成由六個 connexin 分子),而 aquaporin-0 組成稀薄的連接點。 在兩蛋白質的變化導致大瀑布的形成。

基本強制顯微學的發展 (AFM),戲劇性改進在被重新組成的膜,在水晶格子的蛋白質高分辨率想像有所了,查出當地膜和居住初核質和真核狀態的細胞。 在這些研究中, AFM 使用作為可能提供結構信息在子毫微米解決方法在生物範例利益的工具。 使用此技術,然而,依然是對根本研究制約控制,并且在醫學的具體應用是稀疏的。 在此應用註解,我們展示 AFM 的實用程序在描述大瀑布的原因的。 使用一個自定義的 Bruker 基本強制顯微鏡,當地透鏡膜和結構性蛋白質成分高分辨率想像達到。

範例準備

在大瀑布手術之後,膜從大瀑布殘骸被提取了,并且由離心器處理射擊。 膜解決方法被注射了到小滴吸附緩衝 (10 mM Tris HCl 酸碱度 7.4, 150 mM 氯化鉀, 25 mM MgCl2) 在新近地被劈開的雲母頁頂部。 在孵出以後,這個範例被漂洗了使用記錄緩衝 (10 mM Tris HCl 酸碱度 7.4, 150 mM 氯化鉀)。

想像在健康和大瀑布透鏡細胞膜執行使用用 130 µm J 掃描程序和奧林匹斯山 AFM 裝備的自定義的 Bruker Si3N4 (長度 = 100 µm; k = 0.09 N/m)。 裝載強制是 ~100 pN,并且掃瞄速率是 4-7 Hz。

結果

大瀑布膜的 AFM 圖像顯示了油脂 bilayer 被吸附的細胞膜對雲母技術支持。 這些膜包含了作為連接相鄰透鏡細胞的 junctional microdomains 被識別的蛋白質域。 microdomains 比在從健康細胞的膜觀察的那些是顯著大在大瀑布膜。 發現大瀑布膜 junctional microdomains 由 AQP0 橫跨膜通道蛋白質完全組成。 分辨率是滿足允許各自的螺旋連接的循環的確定,從膜表面推出,大約長度四氨基酸; 并且這些數據與預測的設計嚴密地相符。 這些功能的子毫微米解決方法從地形學圖像被提取了并且與關於健康綿羊透鏡細胞膜的以前發布數據比較。

在健康和大瀑布透鏡膜之間的一個系統的結構上的比較表示,在健康透鏡細胞, AQP0 分子是組織完善的在 connexons 包圍和限制的小的密集的補丁程序。 在顯明對比,大瀑布透鏡膜沒有包含 connexons (參見圖 1)。 結果,連接點列陣在大瀑布透鏡細胞的膜看上去顯著擴大和畸形。

在各自的橫跨膜通道的圖 1. 顯示亞結構的聯繫模式高分辨率 AFM 地勢圖像在健康綿羊 () 和人力大瀑布 (右) 透鏡細胞膜。 在健康案件, AQPO 分子 (與 6nm 直徑的十字形的 tetrameric 蛋白質) 形成分隔 AQPO microdomains 的 connexons 接近的小和正常補丁程序 (與 8nm 直徑的花型 hexameric 蛋白質)。 在這個病理性案件, connexons 缺乏。

看起來在大瀑布發展期間, connexons 累進降低,根本地導致透鏡細胞營養細分。 從一個生理觀點,在一個健康透鏡細胞 AQP0 超分子的裝配和 connexons 對於細胞粘著是必需的通過連接點形成,以及正常離子、代謝產物和水流量在相鄰細胞之間通過空白連接點。 而且,更小的 junctional microdomains 的同類的配電器允許附近細胞之間的更好的連接數,減少非遵守的膜區的概率。 相反,缺乏從大瀑布透鏡細胞的膜的 connexons 導致膜區的遵守/非遵守的一個異種配電器。 終於,營養素和離子沒有被傳送到細胞深深在透鏡裡面,并且廢品累計 (參見圖 2)。 這些細胞將變得不健康,并且不會能維護透明度,根本地導致盲目性。

結構上的區別的圖 2. 表示在健康 (a) 和大瀑布 (b) 膜之間的。 在健康膜,聯繫範圍的 themomogeneous 配電器保證相鄰的細胞 (c) 之間的正常通信,而在大瀑布膜,缺乏 connexons 導致異常細胞對細胞黏附力 (d)。 此外,缺乏在不健康的組織的 connexons 導致蜂窩電話缺乏和浪費累計。

結論

高分辨率 AFM 想像提供理想平均值調查健康和大瀑布透鏡細胞膜之間的結構上的區別。 這是在使用在疾病原因的調查的 SPM 技術的持續的推進的一個非常有為的結果在這個分子級別。 AFM 有分析一個被設立的功能各自的分子。 因為現在是好的被接受的它許多病理學起源於分子紊亂,可以預計 AFM 技術在不久的將來將變得愈加重要在成像。

關於 Bruker 納諾表面

納諾的 Bruker 提供從他們的穩健設計和易用的其他商業可用的系統引人注意,維護最高分辨率的基本強制顯微鏡/掃描探測顯微鏡 (AFM/SPM) 產品。 NANOS 評定的題頭,是所有我們的儀器的一部分,使用評定的懸臂式偏折一臺唯一光導纖維的干涉儀,如此做設置協定它大於一個標準研究顯微鏡目的沒有。

來源: 「往醫療納諾想像的預付款由高分辨率基本強制顯微學」。

關於此來源的更多信息请請參觀 Bruker 納諾表面

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

Last Update: 13. June 2013 20:49

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