4D顯微鏡揭示瘧原蟲如何侵入紅細胞

裂殖子誘導快速和局部的膜變形，使宿主細胞能夠侵入。感染性裂殖子的內化需要宿主膜和細胞骨架的顯著形態(tài)變化。以前的成像方法表明，寄生液泡膜 (PVM) 形成以允許寄生蟲膜分泌到宿主膜中。但 PVM 形成的具體機制如何運作仍不清楚。

“更詳細地了解寄生蟲如何侵入紅細胞可能會揭示阻止寄生蟲生命周期這一階段的新方法，這可能會導致急需的新療法，”動態(tài)成像中心負責人 Kelly Rogers 博士解釋說。在沃爾特和伊麗莎霍爾研究所 (WEHI) 的一份聲明中。

由于動態(tài) PVM 形成是在 10-20 秒內完成的，以前研究機制的方法是不夠的?，F在，來自澳大利亞 WEHI 的一個研究人員合作團隊開發(fā)了一種使用晶格光片顯微鏡 (LLSM) 的方法，通過快速體積成像來跟蹤寄生蟲在入侵期間與宿主細胞膜的相互作用。

晶格光片顯微鏡是一種先進的成像技術，使研究人員能夠以前所未有的細節(jié)實時觀察細胞和器官。該團隊開發(fā)了一種雙攝像頭系統，使他們能夠以 4D 方式對惡性瘧原蟲入侵紅細胞進行成像。該系統提供的體積數據具有高時空分辨率、更大的視野、更好的信噪比和更少的光漂白。物理學、工程學和生物學領域的專家共同努力實現了這種新方法。

“過去，為實驗選擇顯微鏡必須在捕獲較低分辨率的視頻(顯示形狀變化或運動等動態(tài)過程)和捕獲更高清晰度的靜止圖像之間進行折衷，后者提供了更多細節(jié)細胞和分子正在發(fā)揮作用，”第一作者、WEHI 的晶格光片專家 Niall Geoghegan 博士說。“LLSM 使我們能夠獲得高分辨率的細胞視頻，這改變了許多生物學研究領域的游戲規(guī)則。”

成像實驗的結果表明，PVM 主要由紅細胞膜形成，紅細胞膜經歷生物物理變化，并在整個入侵過程中不斷重塑。這個過程開始于鈣的流入，以及從寄生蟲的頂端形成的大突起。

接下來，膽固醇在寄生蟲-宿主界面積聚。膽固醇具有內在的負曲率，這可能有助于在內陷過程中穩(wěn)定宿主膜上的大曲率。最后，PVM 是通過相對膜的半融合(雙層融合)形成的。

Cindy Evelyn 說：“我們錄制的視頻顯示了當寄生蟲落在紅細胞上，然后進入一個封閉的房間——稱為液泡——的細胞時，‘推拉’的相互作用，它在那里生長和繁殖，” WEHI 動態(tài)成像中心的顯微鏡專家。“長期以來，該領域一直存在關于液泡來自寄生蟲還是宿主細胞的爭論。我們的研究解決了這個問題，揭示了它是由紅細胞膜產生的。”

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