Imaging cellular ultrastructures using expansion microscopy (U-ExM)

doi:10.1038/s41592-018-0238-1

.2019年1月；16(1):71-74.

doi:10.1038/s41592-018-0238-1。 Epub 2018年12月17日。

使用膨胀显微镜（U-ExM）成像细胞超微结构

附属机构

¹瑞士日内瓦大学科学III细胞生物学系。
²德国瓦茨堡大学生物中心生物技术和生物物理系。
^三捷克共和国布拉格科学院分子遗传学研究所适应性免疫实验室。
⁴瑞士洛桑EPFL生物医学成像中心（CIBM-SP）信号处理核心。
⁵ICube，CNRS，斯特拉斯堡大学，伊利科奇，法国。
⁶德国哥廷根Abberior Instruments GmbH。
⁷瑞士洛桑生物医学成像集团洛桑高等技术学院（EPFL）。
⁸麻省理工学院（MIT），美国马萨诸塞州剑桥。
⁹德国瓦茨堡大学生物中心生物技术和生物物理系。m.sauer@uni-wuerzburg.de。
¹⁰瑞士日内瓦大学科学III细胞生物学系。virginie.hamel@unige.ch。
¹¹瑞士日内瓦大学科学III细胞生物学系。paul.guichard@unige.ch。

^#贡献均等。

采购管理信息： 30559430
PMCID公司： PMC6314451型
内政部： 10.1038/s41592-018-0238-1

使用膨胀显微镜（U-ExM）成像细胞超微结构

大卫·甘巴罗托等。 Nat方法. 2019年1月.

.2019年1月；16(1):71-74.

doi:10.1038/s41592-018-0238-1。 Epub 2018年12月17日。

附属机构

¹瑞士日内瓦大学科学III细胞生物学系。
²德国瓦茨堡大学生物中心生物技术和生物物理系。
^三捷克共和国布拉格科学院分子遗传学研究所适应性免疫实验室。
⁴瑞士洛桑EPFL生物医学成像中心（CIBM-SP）信号处理核心。
⁵ICube，CNRS，斯特拉斯堡大学，伊利科奇，法国。
⁶德国哥廷根Abberior Instruments GmbH。
⁷瑞士洛桑生物医学成像集团洛桑高等技术学院（EPFL）。
⁸麻省理工学院（MIT），美国马萨诸塞州剑桥。
⁹德国瓦茨堡大学生物中心生物技术和生物物理系。m.sauer@uni-wuerzburg网址。
¹⁰瑞士日内瓦大学科学III细胞生物学系。virginie.hamel@unige.ch。
¹¹瑞士日内瓦日内瓦大学第三科学系细胞生物学。paul.guichard@unige.ch。

^#贡献均等。

采购管理信息： 30559430
PMCID公司：第614451页
内政部： 10.1038/s41592-018-0238-1

摘要

确定大分子组装体的结构和组成是生物学中的一大挑战。这里我们描述了超微结构膨胀显微镜（U-ExM），它是膨胀显微镜的一种扩展，允许通过光学显微镜观察保存的超微结构。这种方法允许在体外和细胞中近自然地扩展各种结构；当与超分辨显微镜相结合时，它揭示了超微结构组织的细节，如中心极手性，否则只能通过电子显微镜观察到。

PubMed免责声明

利益冲突声明

竞争性财务利益

作者声明没有竞争利益。

数字

**图1。使用U-ExM进行中心柄扩张**
(**a-d公司**)非膨胀型(一)并进行了扩展(**b-d（英国）**)用PolyE（绿色，Alexa488）和α-微管蛋白（洋红，Alexa568）染色的孤立中心粒通过共焦显微镜和HyVolution成像。使用ExM扩张中心柄(b条)，地图(**c（c）**)或U-ExM(**e（电子）**). 比例尺输入答：100nm和**b、 c、e**：450纳米。来自2个独立实验的代表性图像(一)和3个独立实验(**b、 c、e**). (d日)不同条件下的中心粒直径。绿色和品红色圆点分别代表PolyE和α-微管蛋白直径。平均值和标准偏差如下：PolyE:308 nm±42 nm、133 nm±27 nm、225 nm±15 nm和216 nm±17，适用于ExM、MAP、U-ExM和非扩展d日STORM可敬度。N=每种情况下30个中心粒（来自3个独立实验的数据）d日风暴，其中n=15个非扩张中心粒（1个实验）。α-微管蛋白：分别为279 nm±29、130 nm±32 nm和195±12，用于ExM（n=29个中心粒）、MAP（n=20个中心粒。来自3个独立实验的数据。通过单因素方差分析评估统计学显著性：***<0.0001，ns（无显著性）=0.77。(**（f）**)向心长度和直径之比测量的各向同性膨胀。平均比率和标准偏差如下：ExM=1.8+/-0.6（n=30个中心粒），MAP=1.9+/-0.9（n=30c），U-ExM=2.6+/-0.3（n=29c），非膨胀SIM=2.6+/-0.2（n=22c）。来自3个独立实验的数据，SIM除外，其中SIM来自单个实验。通过单因素方差分析评估统计显著性：***<0.0001，***=0.0002，ns（无显著性）=0.84（ExM vs MAP），0.99（U-ExM vs.non-Expanded SIM）。

**图2。U-ExM到达d日STORM精度限制**
(一)二维d日孤立中心粒的风暴图像。比例尺：250nm。(b条)使用U-ExM（0.7%FA+1%AA）对膨胀中心粒进行共聚焦成像。(**c（c）**)中的未卷积图像(b条)使用Hyvolution。比例尺输入(**b、 c（c）**)：1µm。插图显示了上图的两个原肠。虚线对应于用于计算补充图5i-k所示半最大全宽（FWHM）的绘图线剖面。1个实验的代表性图像(一)和3个独立实验(b条-**c（c）**). (d日)α-微管蛋白（洋红色，星红色）染色的原质膜代表性DyMIN图像，突出其逆时针或顺时针方向。下面是对三维示意图模型中这些方向的解释。黑色箭头指向微管三联体内的单个叶片（90个原肠中有11个）。来自2个独立实验的代表性图像。比例尺：200nm。(**e（电子）**)从EM（123°±9°）（n=77个三联体）和DyMIN（120°±10°）（n=65个三联体内）图像定量中心粒中心和微管三联体之间的角度。括号中的指示值是其相关标准误差的平均值。采用未配对双尾t检验：P=0.0912。

**图3。U-ExM在人体细胞上的应用**
**（a）**用甲醇固定U2OS细胞，用U-ExM扩增，并染色α-微管蛋白（品红色）和PolyE（绿色）的典型混合共聚焦图像。比例尺：10μm。(b条-d日)插图（虚线方形一)显示中心粒对，P：原中心粒，M：成熟中心粒。比例尺：2μm。来自3个独立实验的代表性图像。(**电子-小时**)用PFA/GA固定的U2OS细胞的典型杂交共聚焦图像，并对MitoTracker（橙色）和外膜线粒体转位酶TOMM20（青色）进行染色。比例尺：12μm。虚线方块显示高亮显示区域的缩放。请注意，正如预期的那样，TOMM20信号围绕着MitoTracker信号。比例尺：3μm。来自1个实验的代表性图像。

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1. Sahl SJ、Hell SW、Jakobs S.《细胞生物学中的荧光纳米显微镜》。Nat Rev Mol细胞生物学。2017年；18:685–701.-公共医学
1. Chen F，Tillberg PW，Boyden ES。光学成像。膨胀显微镜。科学。2015;347:543–8.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Chozinski TJ等。常规抗体和荧光蛋白的扩增显微镜。自然方法。2016;13:485–488.-项目管理咨询公司-公共医学
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[3] Sahl SJ、Hell SW、Jakobs S.《细胞生物学中的荧光纳米显微镜》。Nat Rev Mol细胞生物学。2017年；18:685–701.-公共医学

[4] Sahl SJ、Hell SW、Jakobs S.《细胞生物学中的荧光纳米显微镜》。Nat Rev Mol细胞生物学。2017年；18:685–701.-公共医学

[5] Chen F，Tillberg PW，Boyden ES。光学成像。膨胀显微镜。科学。2015;347:543–8.-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Chen F，Tillberg PW，Boyden ES。光学成像。膨胀显微镜。科学。2015;347:543–8.-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Chozinski TJ等。常规抗体和荧光蛋白的扩增显微镜。自然方法。2016;13:485–488.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] Chozinski TJ等。常规抗体和荧光蛋白的扩增显微镜。自然方法。2016;13:485–488.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Tillberg PW等人。使用标准荧光蛋白和抗体标记的细胞和组织的蛋白质抑制扩张显微镜。国家生物技术。2016;第34:987–992页。-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Tillberg PW等人。使用标准荧光蛋白和抗体标记的细胞和组织的蛋白质抑制扩张显微镜。国家生物技术。2016;第34:987–992页。-项目管理咨询公司-公共医学

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