超分辨率显微镜

病毒学研究

了解病毒颗粒结构、病毒-宿主相互作用、病毒病理学等

Vutara单分子定位显微镜用于病毒研究

武塔拉单分子定位系统已成为了解病毒粒子的重要工具。病毒颗粒通常比光的衍射极限(<200 nm)小得多,这使得单分子定位显微镜成为最适合的荧光技术,用于分辨病毒颗粒的结构细节或通过细胞机制确定病毒成分的定位。下面,我们重点介绍Vutara病毒研究的主要特点。

  • 超分辨率图像使用专有双平面单分子定位,达到至少20 nm XY和50 nm Z精度。
  • 这是唯一能够成像多种样本类型的3D单分子系统,从纯化的病毒粒子到组织切片和整个模型生物。
  • 高速采集:理想的实时成像,粒子跟踪和快速数据采集。
  • 综合应用流体学:蛋白质组、基因组或活细胞应用的多重成像。
  • 强大的采集软件,实时单分子定位。
  • 功能强大的可视化和分析软件包提供了完整的统计工具集。

Vutara病毒应用程序

下面我们重点介绍在Vutara上进行的病毒研究。Vutara在盖玻片和组织切片深处对病毒样本进行单分子定位的独特能力使其成为唯一能够在同一显微镜上成像病毒颗粒结构、病毒颗粒-宿主细胞相互作用以及病毒感染对细胞生物学影响的系统。在页面底部,您可以找到一些使用Vutara超分辨率显微镜进行的突出显示的病毒研究论文。

Vutara病毒研究:

  • 病毒颗粒结构
  • 病毒与宿主的相互作用
  • 病毒的病理
水泡性口炎病毒颗粒。红色–用Alexa Fluor 647标记的VSV-G蛋白。

病毒颗粒结构

阿洛纳斯,E.,利夫兰,A.W.,古德赫蒂,M.,瓦诺弗,D.,荣格,J.,祖拉,C.,基尔希曼,J.,菲奥雷,V.F.,道格拉斯,A.,巴克,T.H.,易,H.,莱特,E.R.,克劳,J.E.,桑坦格罗,P.J.,2014年。将单个RNA敏感探针与亚扩散限制和活细胞成像相结合,可以表征细胞中病毒的动态.ACS Nano 8, 302-315。doi.org/10.1021/nn405998v

作者开发了研究包膜病毒早期传染性和复制的工具。

  • 作者开发了MTRIPs(多重标记四价RNA成像探针)。一种活标记hRSV病毒基因组的方法。
  • MTRIP技术能够同时对蛋白质和病毒基因组进行超分辨率成像;传统的荧光原位杂交技术(FISH)是不可能的。
  • 作者使用Vutara来确定病毒蛋白质沿病毒gRNA的分布。只有单分子定位显微镜才能成像这些小于300纳米的粒子。

宿主细胞相互作用

Tiwari,P.M.,Vanover,D.,Lindsay,K.E.,Bawage,S.S.,Kirschman,J.L.,Bhosle,S.,Lifland,A.W.,Zurla,C.,Santangelo,P.J.,2018年。工程mrna表达抗体预防呼吸道合胞病毒感染. 自然通讯9,1-15。doi.org/10.1038/s41467 - 018 - 06508 - 3

作者使用Vutara显微镜来确定治疗性抗体palivizumab对RSV感染的作用机制。

  • 利用Vutara对培养细胞进行3D成像的能力,作者能够将细胞膜上的病毒颗粒可视化。
  • 当细胞在其细胞表面表达帕利维珠单抗时,可以观察到病毒粒子在细胞膜附近,但在细胞膜外(病毒粒子大小~100-300 nm)。
  • 这表明帕利维珠单抗的作用机制是通过阻止RSV融合和胞浆吸收来预防感染。
表达Palizumab(绿色)的Vero细胞暴露于RSV病毒粒子(洋红)。Vutara的3D单分子定位显微镜显示,表达palizumab的细胞不能感染细胞内的RSV,而病毒粒子被捕获在细胞外的膜上。图摘自:Tiwari et al.2018工程化mRNA表达抗体预防呼吸道合胞病毒感染,自然通讯。

病毒感染对宿主细胞的影响

Milrot,E.,Shimoni,E.,Dadosh,T.,Rechav,K.,Unger,T.,Etten,J.L.V.,明斯基,A.,2017年。结构研究表明真核感染小球藻草履虫病毒-1的噬菌体样复制周期.PLOS Pathogens 13, e1006562。doi.org/10.1371/journal.ppat.1006562

作者使用Vutara来确定病毒感染对细胞骨骼结构的影响。据此,他们确定肌动蛋白细胞骨架在病毒感染性中起着关键作用。

  • 作者使用超分辨率成像技术来监测微管和肌动蛋白细胞骨架在病毒感染过程中的变化。
  • 在感染过程中,微管网络变得更加碎片化,并从细胞中心消失。
  • 在感染过程中,肌动蛋白细胞骨架失去了其在细胞外围的精细结构,在细胞的圆形边缘周围形成了一个外壳。
  • 药理学实验和其他实验表明,破坏微管网络对病毒粒子产生的影响不大,而破坏肌动蛋白细胞骨架则减少了病毒粒子的产生。

活细胞成像

病毒研究人员也可能对Vutara的活细胞和单分子粒子跟踪能力感兴趣。Vutara完全能够对细胞结构(如细胞器)进行活细胞单分子成像和单分子粒子跟踪。独特的是,Vutara还能够将这两种技术结合起来,与细胞结构成像一起进行粒子跟踪。

请参阅live cell网页和Vutara细胞网络研讨会了解更多关于活细胞成像的Vutara显微镜和SRX软件

上图:使用发光炸弹染料的线粒体实时成像。下图:tom20单个蛋白质的实时粒子跟踪(左)和线粒体成像(右)。

重点介绍的病毒研究出版物:

  • 秋山,H.,拉米雷斯,n - g.p .,古德海提,m.v.,古姆鲁,S., 2015。CD169介导的HIV向树突状细胞质膜内陷的转运减弱抗gp120广泛中和抗体的效力.公共科学图书馆Pathog 11。https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004751
  • 阿洛纳斯,E.,利夫兰,A.W.,古德赫蒂,M.,瓦诺弗,D.,荣格,J.,祖拉,C.,基尔希曼,J.,菲奥雷,V.F.,道格拉斯,A.,巴克,T.H.,易,H.,莱特,E.R.,克劳,J.E.,桑坦格罗,P.J.,2014年。将单个RNA敏感探针与亚扩散限制和活细胞成像相结合,可以表征细胞中病毒的动态.ACS Nano 8, 302-315。https://doi.org/10.1021/nn405998v
  • 霍奇斯,J.,唐,X.,兰德斯曼,M.B.,鲁埃达斯,J.B.,吉米尔,A.,古德赫蒂,M.V.,佩罗,J.,乔根森,E.M.,格顿,J.M.,萨法里亚,S.,2013年。水泡性口炎病毒内聚合酶的不对称包装.生物化学与生物物理研究通讯440,271-276。https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2013.09.064
  • Kiss, G., Holl, j.m., Williams, g.m., Alonas, E., Vanover, D., Lifland, a.w., Gudheti, M., Guerrero-Ferreira, r.c., Nair, V., Yi, H., Graham, b.s., Santangelo, p.j., Wright, e.r., 2014。呼吸道合胞病毒的结构分析揭示了M2-1在基质蛋白和核糖核蛋白复合物之间的位置.病毒学杂志88,7602-7617。https://doi.org/10.1128/JVI.00256-14
  • Milrot,E.,Shimoni,E.,Dadosh,T.,Rechav,K.,Unger,T.,Etten,J.L.V.,明斯基,A.,2017年。结构研究表明真核感染小球藻草履虫病毒-1的噬菌体样复制周期.PLOS Pathogens 13, e1006562。https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006562
  • Tiwari,P.M.,Vanover,D.,Lindsay,K.E.,Bawage,S.S.,Kirschman,J.L.,Bhosle,S.,Lifland,A.W.,Zurla,C.,Santangelo,P.J.,2018年。工程mrna表达抗体预防呼吸道合胞病毒感染. 自然通讯9,1-15。https://doi.org/10.1038/s41467-018-06508-3
  • Yaakov l.b., Mutsafi, Y., Porat, Z., Dadosh, T., Minsky, A., 2019。利用图像流式细胞术定量分析Mimivirus感染阶段的动力学. 细胞仪A部分95534–548。https://doi.org/10.1002/cyto.a.23770