高解析顯微技術帶動生殖醫學的大躍進
Protein-Clusters-Germ-Granules-1024x639.jpg

超高顯微技術剖析生殖幹細胞的關鍵

生殖細胞(Germ cells)是幹細胞類群中會產生精子和卵子,精卵結合產生下一代,就是我們所知的繁殖行為。
Alexey Arkov博士和美國默里州立大學Murray State University (USA)的實驗室,利用果蠅進行生物模型,專注於找尋生殖細胞在發育過程中重要的因子。
Alexey Arkov博士及其團隊近期發表的文獻中發現胚芽顆粒(germ granules)是一種獨特的分子複合物,其中的RNA和蛋白質,是形成生殖細胞發育所不可或缺的。蔡司Airyscan超高分辨顯微技術可清楚地解析此特定蛋白質結合的過程。以下是蔡司和Arkov博士訪談,內容談論Airyscan超分辨率技術對團隊研究的幫助。

提問:您能否進一步解釋一下胚芽顆粒(germ granules),以及為什麼會成為您實驗室研究的課題呢?
Arkov博士的回應:
我們發現超過80種動物中都有胚芽顆粒(germ granules),包括最簡單的多細胞動物輪蟲,乃至於複雜的人類皆有,胚芽顆粒(germ granules)內的組成物經過建構後,是生殖細胞發育最關鍵的部分,我們想了解為什麼這些重要成分在胚芽顆粒(germ granules)中組合,將會發展成後續的生殖細胞。此外,因為許多無膜RNA蛋白顆粒組裝在不同類型的細胞中,而這些胚芽顆粒(germ granules)可作為研究這些缺少膜的大型動態RNA-蛋白結構(RNA-protein granules)的組裝和功能的最佳範例。

提問:與過去的數據相比,Aryscan超分辨率技術是否揭示新穎的發現?
Arkov博士的回應:
超分辨率顯微鏡已用於對胚芽顆粒進行成像,我們的研究工作專注於顆粒的蛋白質成分,然而,超分辨率顯微鏡方法尚未運用在果蠅模型中顆粒內RNA成分的探索,當我們使用Airyscan超分辨率技術觀察顆粒中的蛋白質定位時,驚訝地發現每個蛋白質不是隨機分佈在顆粒中,而是組裝成單獨的簇(clusters),而在同一顆粒中僅部分重疊。

提問:您發表的文獻中是否有令您特別興奮或感到驚訝的發現?
Arkov博士的回應:
發表的文獻中描述蛋白質彼此直接作用,令人驚訝的是,這些蛋白質在顆粒中僅部分重疊。我們將蛋白質部分重疊的這些區域稱為“相互作用中心” (“interaction hubs”)。總體而言,我們的數據顯示一些顆粒的蛋白質在“相互作用中心” (“interaction hubs”)處,以不同模塊組裝。因此,構建胚芽顆粒(germ granules)某種程度類似於樂高積木堆疊結構或是製作馬賽克藝術品的方式。

提問:根據您現在的發現,下一步的研究有何看法?
Arkov博士的回應:
我們持續研究顆粒的其他成分,以了解它們是否也遵循與研究所述相同的蛋白質組裝途徑。此外,我們正在其他細胞類型中找尋類胚芽顆粒結構(germ granule-like structure)的特性。我們使用超分辨率顯微鏡並結合遺傳學、生物化學和結構方法來解碼這些RNA蛋白質顆粒的精確組裝機制,更重要的是,了解這種有序和結構化的組裝如何促進這些顆粒在細胞中發揮功能。


原始文獻:https://www.nature.com/articles/s41598-019-55747-x
原文出處:https://blogs.zeiss.com/microscopy/en/superresolution-germ-cell-granules/

聯絡我們