Сверхразрешающая микроскопия раскрывает детали клеточной сетки

Сверхразрешающая микроскопия, один из самых современных инструментов визуализации, позволила получить детальные изображения внутренней структуры клеток. В выпуске журнала Cell Reports Ке Сюй и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли использовали эту технику, чтобы детально изучить геодезическую сетку, поддерживающую внешнюю мембрану эритроцита.

Это открытие может помочь понять, как паразит малярии захватывает эту сетку (субмембранный цитоскелет) при вторжении в эритроциты и их последующем разрушении.

Изучение цитоскелета методом STORM

Используя метод STORM (стохастическая оптическая реконструкционная микроскопия), исследователи смогли визуализировать полный субмембранный цитоскелет свежих эритроцитов. Они обнаружили, что треугольные ячейки сетки примерно в два раза меньше, чем показывали предыдущие измерения с помощью электронной микроскопии: каждая сторона имеет длину 80 нанометров, а не 190 нм.

Это различие критически важно. Основным строительным блоком сетки является белок спектрин, который может растягиваться до максимальной длины около 190 нм. Если бы сетка состояла из растянутого спектрина, она была бы жесткой. Однако её нормальная длина в расслабленном состоянии составляет 80 нм, что позволяет ей действовать как пружина, обеспечивая эритроцитам гибкость.

В вершинах сетки, где сходятся пять-шесть белков спектрина, находится другой белок — актин, стандартный компонент субмембранного цитоскелета.

Разрывы в сетке

Метод STORM также выявил ранее невидимые отверстия в цитоскелетной сетке, которые могут играть ключевую роль в её гибкости. Эти «дефекты» могут служить слабыми точками, позволяя сетке перестраивать форму без разрыва, когда клетка сжимается, проходя через узкие капилляры.

Ранее, изучая скелетную структуру нейронов с помощью STORM, Сюй обнаружил, что белки актина образуют кольца, равномерно расположенные вдоль всего аксона с интервалом ровно 190 нм. Позже он подтвердил, что в растянутом состоянии белки спектрина выступают в роли распорок между этими кольцами.

Метод STORM преодолевает дифракционный предел световой микроскопии, используя «мигающие» источники света, прикрепленные к отдельным молекулам. Современное лучшее разрешение метода составляет около 10 нанометров, что сравнимо с размером одиночного белка.