超分辨率显微镜

病毒学研究

了解病毒粒子结构、病毒宿主相互作用、病毒病理等

Vutara单分子定位显微镜用于病毒研究

Vutara单分子定位系统是了解病毒粒子的重要手段。病毒颗粒通常比光的衍射极限(<200纳米)小得多,这使得单分子定位显微镜成为分辨病毒颗粒结构细节或用细胞机制确定病毒成分定位的最佳荧光技术。下面,我们重点介绍Vutara病毒研究的主要特点。

  • 采用专有的双平面单分子定位技术,获得超分辨率图像,实现至少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、基因组或活细胞的多路成像应用。
  • 强大的采集软件,实时单分子定位。
  • 强大的可视化和分析软件包提供了一个完整的统计工具集。

Vutara病毒应用程序

下面我们重点介绍在Vutara进行的病毒研究。Vutara是唯一能够在同一显微镜下成像病毒颗粒结构、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,其独特的能力使病毒样品在覆盖层和组织切片深处进行单分子定位。在页面底部,您可以找到一些突出显示的病毒研究论文,使用Vutara超分辨率显微镜。

Vutara病毒研究:

  • 病毒粒子结构
  • 病毒宿主相互作用
  • 病毒的病理
水泡性口炎病毒颗粒。红色- VSV-G蛋白与Alexa Fluor 647。

病毒粒子结构

Alonas, E., Lifland, a.w., Gudheti, M., Vanover, D., Jung, J., Zurla, C., Kirschman, J., Fiore, V.F., Douglas, A., Barker, t.h., Yi, H., Wright, E.R., Crowe, j.e., Santangelo, P.J., 2014。将单RNA敏感探针与亚衍射有限和活细胞成像相结合,能够表征细胞中的病毒动力学.ACS Nano 8, 302-315。doi.org/10.1021/nn405998v

作者开发了研究包膜病毒早期感染性和复制的工具。

  • 作者开发了MTRIPs(多重标记四价RNA成像探针)。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确定病毒蛋白沿病毒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。基因工程表达的抗体可防止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的3D成像能力,作者能够看到细胞膜上的病毒颗粒。
  • 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停止RSV的融合和胞质吸收来防止感染。
Palizumab(绿色)表达Vero细胞暴露于RSV病毒粒子(洋红色)。Vutara的3D单分子定位显微镜显示,表达palizumab的细胞无法被RSV感染,病毒粒子反而被困在细胞外的膜上。图来自:Tiwari等人2018年工程mrna表达抗体防止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., Minsky, A., 2017。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病原体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架结构的影响。由此,他们确定了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,微管网从细胞中心逐渐破碎消失。
  • 在感染过程中,肌动蛋白的细胞骨架在细胞的外围失去了它的精细结构,在细胞的圆形边缘形成了一个外壳。
  • 药理学实验和其他实验表明,微管网络的破坏对病毒粒子的产生影响不大,而肌动蛋白细胞骨架的破坏则降低了病毒粒子的产生。

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完全有能力对细胞器等细胞结构的活细胞单分子成像和单分子粒子跟踪。独特的是,Vutara还能够结合这两种技术来做粒子跟踪与细胞结构成像。

请参阅活细胞网页和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:使用闪光弹染料对线粒体进行实时成像。下图:活体联合粒子跟踪单个tom20蛋白(左)和线粒体成像(右)。

突出显示的病毒研究出版物:

  • 秋山,H., Ramirez, n .- g.p., Gudheti, m.v., Gummuluru, S., 2015。cd169介导的HIV转移到树突状细胞的质膜内陷减弱了抗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
  • Alonas, E., Lifland, a.w., Gudheti, M., Vanover, D., Jung, J., Zurla, C., Kirschman, J., Fiore, V.F., Douglas, A., Barker, t.h., Yi, H., Wright, E.R., Crowe, j.e., Santangelo, P.J., 2014。将单RNA敏感探针与亚衍射有限和活细胞成像相结合,能够表征细胞中的病毒动力学.ACS Nano 8, 302-315。https://doi.org/10.1021/nn405998v
  • Hodges, J., Tang, X., Landesman, M.B, Ruedas, J.B., Ghimire, A., Gudheti, M.V., Perrault, J., Jorgensen, e.m., Gerton, J.M., Saffarian, S., 2013。水疱性口炎病毒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.中国病毒学杂志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., Minsky, A., 2017。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病原体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。基因工程表达的抗体可防止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。用图像流式细胞术定量Mimivirus感染阶段的动力学.细胞检测部分A 95, 534-548。https://doi.org/10.1002/cyto.a.23770