Dentro de uma célula, carga de transporte de vesículas com tentáculos para classificação. O DNA se reorganiza no núcleo à medida que as células-tronco se diferenciam em neurônios. Neurônios vizinhos se agarram uns aos outros por meio de uma interface semelhante à da web. E uma nova técnica de microscopia mostra tudo, em detalhes requintados.
A tecnica, chamado cryo-SR / EM, mescla imagens capturadas de microscópios eletrônicos e microscópios de luz de super-resolução, resultando em brilhante, imagens claras e detalhadas do interior das células - em 3-D.
Por anos, cientistas investigaram o mundo microscópico dentro das células, desenvolver novas ferramentas para ver essas unidades básicas da vida. Mas cada ferramenta vem com uma compensação. A microscopia de luz simplifica a identificação de estruturas celulares específicas, marcando-as com moléculas fluorescentes fáceis de ver. Com o desenvolvimento da microscopia de fluorescência de super-resolução (SR), essas estruturas podem ser vistas com ainda mais clareza. Mas a fluorescência pode revelar apenas alguns dos mais de 10, 000 proteínas em uma célula em um determinado momento, tornando difícil entender como esses poucos se relacionam com todo o resto. Microscopia eletrônica (EM), por outro lado, revela todas as estruturas celulares em imagens de alta resolução - mas delinear uma característica de todas as outras apenas por EM pode ser difícil porque o espaço dentro das células é muito lotado.
A combinação das duas técnicas dá aos cientistas uma imagem clara de como características celulares específicas se relacionam com o ambiente, diz Harald Hess, um líder de grupo sênior no Campus de Pesquisa Janelia do Howard Hughes Medical Institute. "Este é um método muito poderoso."
Janelia Research Scientist David Hoffman e Senior Scientist Gleb Shtengel lideraram o projeto sob a liderança de Hess e Janelia colega sênior Eric Betzig, um investigador HHMI da Universidade da Califórnia, Berkeley. O trabalho é descrito em 16 de janeiro, 2020 na revista Ciência .
Primeiro, os cientistas congelam as células sob alta pressão. Isso interrompe a atividade das células rapidamente e evita a formação de cristais de gelo que podem danificar as células e interromper as estruturas que estão sendo fotografadas. Próximo, os pesquisadores colocam as amostras em uma câmara criogênica, onde eles são fotografados por 3-D por microscopia de fluorescência de super-resolução em temperaturas inferiores a dez graus acima do zero absoluto. Então, eles são removidos, embutido em resina, e fotografada em um poderoso microscópio eletrônico desenvolvido pelo laboratório Hess. Este osciloscópio dispara um feixe de íons na superfície das células, moendo pouco a pouco ao tirar fotos de cada camada recém-exposta. Um programa de computador então une as imagens em uma reconstrução 3-D.
Finalmente, os pesquisadores sobrepõem os dados da imagem 3-D de ambos os microscópios. O resultado:imagens impressionantes que revelam os detalhes internos das células com uma clareza incrível.
Junto com este comunicado à imprensa, estão alguns vídeos que ilustram como os cientistas estão usando a técnica. "Já tem havido muito interesse, "diz Hess." Há muitos outros experimentos a fazer - um mundo inteiro de células lá fora para estudar. "
1. Organização da cromatina
O núcleo de um neurônio parece dramaticamente diferente antes (à esquerda) e depois (à direita) de a célula começar a assumir seu papel adulto final. Conforme a célula amadurece, O DNA é reembalado dentro do núcleo para ativar um novo conjunto de genes. Essas mudanças são refletidas nos diferentes padrões de manchas cinza e fluorescência colorida dentro das duas células. "A técnica forneceu um instantâneo incrivelmente detalhado do estado do núcleo antes e depois da diferenciação, "diz David Solecki do Hospital de Pesquisa Infantil St. Jude, quem colaborou no projeto.
2. Adesões neurais
Os neurônios em desenvolvimento se unem. Este vídeo mostra exatamente como essas células aderem umas às outras, revelando ligações semelhantes às do queijo suíço que ajudam os neurônios jovens a migrar adequadamente para seus lugares finais no sistema nervoso. Imagens de fluorescência de super-resolução roxa e verde de proteínas de adesão nessas ligações se correlacionam com imagens de microscopia eletrônica (laranja) mostrando a estrutura da membrana em detalhes.
3. Endossomos
As células são preenchidas com pequenas vesículas ¬¬ - sacos ligados à membrana que ajudam as células a armazenar proteínas, quebrar o lixo celular, e transportar carga. Essas muitas variedades de vesículas são indistinguíveis umas das outras apenas sob o microscópio eletrônico. Mas com cryo-SR / EM, suas características distintas tornam-se claras. Este clipe amplia os endossomos, que transporta carga para diferentes regiões dentro da célula.
