Новая методика визуализации раскрывает тайны клеточного деления

Исследователи из Stowers Institute for Medical Research и Университета Колорадо в Боулдере разработали новый оптический метод для изучения дупликации веретенообразных полюсных тел (spindle pole bodies, SPBs) в живых клетках дрожжей.

Проблема существующих методов

• Оптическая микроскопия не может разрешить объекты размером менее 200 нанометров (нм), такие как SPBs.
• Электронная микроскопия (EM) обеспечивает высокое разрешение, но работает только с неживыми образцами.

Новый подход: SPA-SIM

Учёные впервые объединили два метода:

1. Структурированная подсветка (SIM): использует лазерные интерференционные полосы, что позволяет удвоить разрешение оптического микроскопа.
2. Усреднение одиночных частиц (SPA): выравнивание и усреднение множества изображений для получения чёткой усреднённой картины и снижения шума.

Эта комбинация SPA-SIM позволила достичь точности локализации белков в диапазоне 10–30 нм в живых клетках.

Ключевые открытия

Метод позволил пересмотреть устоявшиеся представления о процессе дупликации SPBs:

• Процесс начинается не в фазе G₁ интерфазы, как считалось, а ближе к концу митоза.
• Структуры, с помощью которых SPBs крепятся к ядерной оболочке, формируются не в конце дупликации, а в самом её процессе.
• Обнаружены ранее невидимые структурные особенности, включая структуру и время удлинения "полумoста" (half-bridge), состав "спутника" (satellite) и формирование поры в мембране.

Значение работы

Как отметила руководитель исследования Сью Джасперсен, Ph.D.: "Даже структуры, которые многие считают 'изученными'... хранят удивительные сюрпризы, когда наконец появляется возможность изучать их формирование в клетках".

Новый метод SPA-SIM применим для изучения любых регулярных внутриклеточных структур, для которых существует известный референтный белок.

Исследование будет опубликовано 15 сентября 2015 года в онлайн-журнале eLife. Финансирование осуществляли Stowers Institute и Национальные институты здравоохранения США (NIH).