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新闻

2016年 12月 09日

细胞自噬应用

东京工业大学的名誉教授大隅良典因发现了细胞自噬机制(细胞自噬作用)而获得了2016年的诺贝尔生理学或医学奖。他对于细胞自噬的研究始于利用光学显微镜对酵母的观察。通过诸多研究人员的不懈努力,细胞自噬的关注范围已经从酵母细胞扩展到哺乳动物和其他类型的动物细胞,而且目前细胞自噬是全球很多研究小组的关注焦点。
细胞自噬的研究范围从基础性研究到临床应用无所不包,基础性研究如:了解分子水平的细胞自噬原理和细胞自噬在活生物体内所起的作用;临床应用如:研究细胞自噬与阿尔兹海默氏症及其它神经系统疾病的关联性。奥林巴斯的生物显微镜已经在细胞自噬这项前沿科学研究领域中做出了贡献。  


在研究过程中,研究人员使用了荧光标记,观察与细胞自噬相关的蛋白Atg17和芽殖酵母中的液泡膜(Atg17的突变体)。研究人员使用的是IX3倒置显微镜和150X高倍率TIRF物镜,并采用了斜射光照。 

Atg17(GFP)
Atg17 (GFP)

自噬空泡(Vph1-mCherry)
自噬空泡
(Vph1-mCherry)

融合图像:Atg17(绿色)和自噬空泡(紫红色)
融合图像:Atg17(绿色)和
自噬空泡(紫红色)

东京工业大学大隅实验室的TIRF显微镜
TIRF显微镜,安放在东京工业大学的大隅博士实验室。 

图像数据由Hayashi Yamamoto和Yoshinori Ohsumi提供,前沿研究中心,东京工业大学。

参考文献:
Yamamoto H、Fujioka Y、Suzuki SW、Noshiro D、Suzuki H、Kondo-Kakuta C、Kimura Y、Hirano H、Ando T、Noda NN、Ohsumi Y。 The Intrinsically Disordered Protein Atg13 Mediates Supramolecular Assembly of Autophagy Initiation Complexes(《内在无序蛋白Atg13对自噬启动复合物的超分子组装的介导作用》)。Dev Cell(《发育细胞》杂志)。2016年7月11日;38(1):86-99。 

相关产品: UAPON150XOTIRF物镜


使用一个基于全电动IX系列倒置显微镜而开发的激光扫描显微镜对COS7细胞中的细胞器和自体吞噬泡进行同步三色荧光观察。这种设置可以完成同步三色荧光观察。

世界上首次对网状线粒体(RFP-SEC61β,红色)和内质网(TFP-mito,蓝色)接触区域的自体吞噬泡形成过程的动态观察。
世界上首次对网状线粒体(RFP-SEC61β,红色)和内质网(TFP-mito,蓝色)接触区域的自体吞噬泡形成过程的动态观察。

一套常规同步三色荧光观察系统
一套常规同步三色荧光观察系统
我们当前使用的同步三色荧光观察系统
我们当前使用的同步三色荧光观察系统
大隅博士实验室中的活细胞成像显微镜系统


左图中显示的是用于采集《自然》杂志中所发表图像的同步三色荧光成像系统。这个系统的开发基于一款全电动IX81倒置显微镜。右图中显示的是基于全电动IX83显微镜而开发的正立显微镜。

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nature11910 sv1

 

图像数据由
Maho Hamasaki和Tamotsu Yoshimori提供,遗传学系,大阪大学医学研究生院。

参考文献:
Maho Hamasaki、Nobumichi Furuta、Atsushi Matsuda、Akiko Nezu、Akitsugu Yamamoto、Naonobu Fujita、Hiroko Oomori、Takeshi Noda、Tokuko Haraguchi、Yasushi Hiraoka、Atsuo Amano和Tamotsu Yoshimori。
Autophagosomes form at ER-mitochondria contact sites(《在内质网-线粒体接触区域形成自体吞噬泡》)。
Nature(《自然》杂志)。2013年3月21日;495(7441):389-93。doi: 10.1038/nature11910。Epub 2013年3月3日。

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GFP-LC3-RFP-LC3 ΔG转基因斑马鱼的受精卵中与细胞自噬作用相关的蛋白LS3的实时成像。研究人员使用了30X硅油浸入式物镜(UPLSAPO30XS)和FLUOVIEW激光扫描共聚焦显微镜。

GFP-LC3-RFP-LC3 ΔG转基因斑马鱼的受精卵中与细胞自噬作用相关的蛋白LS3的实时成像

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UPLSAPO30XS 斑马鱼受精卵

 

图像数据由 
Hideaki Morishita和Noboru Mizushima提供,生物化学和分子生物学系, 
医学研究生院,东京大学。

参考文献:
Takeshi Kaizuka、Hideaki Morishita、 Yutaro Hama、Satoshi Tsukamoto、Takahide Matsui、Yuichiro Toyota、Akihiko Kodama、Tomoaki Ishihara、Tohru Mizushima、Noboru Mizushima。    
An Autophagic Flux Probe that Releases an Internal Control(《释放内部控制的自噬流探针》)。
Mol Cell(《分子细胞》杂志)。2016年10月25日。pii: S1097-2765(16)30589-5. doi: 10.1016/j.molcel.2016.09.037。(电子版本的发表早于印刷版本) 

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对一种可溶性N-乙基马来亚胺敏感蛋白受体(SNARE)的定位分析,这种受体可在饥饿条件下(饥饿后一小时)引起与自噬相关的ATG3缺失的MEF细胞中的膜融合。

对一种可溶性N-乙基马来亚胺敏感蛋白受体(SNARE)的定位分析
观察到可溶性N-乙基马来亚胺敏感蛋白受体(SNARE)的蛋白SECFP-STX17和myc-SNAP29的共定位(白色箭头)。 
野生类型MEF(左图)和ATG3缺失的MEF(右图)
比例尺 = 10 μm;白框内特写图像中的比例尺 = 2 μm

东京大学水岛博士实验室中的共聚焦显微镜
东京大学水岛博士实验室中的FV1000共聚焦显微镜

图像数据由Kotaro Tsuboyama、Ikuko Honda和Noboru Mizushima提供,生物化学和分子生物学系,医学研究生院,东京大学。

参考文献:
Kotaro Tsuboyama、Ikuko Koyama-Honda、Yuriko Sakamaki、Masato Koike、Hideaki Morishita、Noboru Mizushima。
The ATG conjugation systems are important for degradation of the inner autophagosomal membrane(《ATG共轭系统对于内部自噬体膜降解的重要性》)。
Science(《科学》杂志)。2016年10月20日:DOI: 10.1126/science.aaf6136。

相关产品: FV3000激光扫描共聚焦显微镜


研究人员使用SD-OSR超分辨率显微镜系统和100X硅油浸入式物镜(UPLSAPO100XS)为小鼠成纤维细胞中的自噬体膜完成超分辨率的实时成像操作。

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SD-OSR影像VS一般共聚焦影像

 

 SD-OSR (影片的左侧)

  • 由GFP-p62突出显示的MEF(小鼠胚胎成纤维细胞)
  • AA(-),35分钟
  • 激光488 nm;强度:40
  • 曝光:1000毫秒
  • 间隔:0秒
  • UPLSAPO100XS(硅油)
  • 玻璃底盘,TOKAI HIT,MI-IDC
  • 比例尺:1 μm

 共聚焦 (影片的右侧)

  • 由GFP-p62突出显示的MEF(小鼠胚胎成纤维细胞)
  • AA(-),38分钟
  • 激光488 nm;强度:20
  • 曝光:200毫秒
  • 间隔:0秒
  • UPLSAPO100XS(硅油)
  • 玻璃底盘,带有TOKAI HIT(东海希多活细胞培养系统),MI-IDC
  • 比例尺:1 μm

小鼠成纤维细胞中的GFP-p62的超分辨率图像,这是持续观察35分钟采集到的图像(左侧)。所观察到的自体吞噬泡成环状(右侧),比使用常规共聚焦成像技术拍摄的图像更清晰。

图像数据由
Satoshi Waguri提供,解剖学和组织学系,福岛医科大学。

相关产品: SD-OSR转盘超分辨率系统

由于SD-OSR是需要以特殊方式订购的产品,要了解其详细的信息,请与我们联系。


FV-OSR软件有助于FV3000显微镜完成超分辨率成像操作。研究人员使用这个系统采集到了促使自噬体形成的WIPI2蛋白的图像(AlexaFluor488),以及在自噬诱导(在没有氨基酸的培养基中生长1.5小时)后经过PFA固定的MEF中的外层线粒体膜蛋白TOM20 (AlexaFluor568)的图像。

通过FV3000超分辨率模块FV-OSR完成超分辨率成像操作
上面的图像显示了Z轴序列图像的一个水平区域。右侧图像使用cellSens Dimension软件加强了显示效果。软件的3D反卷积功能可以处理三维(XYZ轴)超分辨率图像,使Z轴的分辨率得到加强。

图像数据由Ikuko Honda和Noboru Mizushima提供,生物化学和分子生物学系,医学研究生院,东京大学。

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对细胞自噬研究的贡献

我们的生物显微镜为跨越了许多领域的前沿性细胞自噬研究做出了贡献,这些领域包含基础医学、病毒研究、免疫研究和植物研究等。以下参考文献所涉及的研究都使用了奥林巴斯的显微镜。

Takeshi Kaizuka、Hideaki Morishita、 Yutaro Hama、Satoshi Tsukamoto、Takahide Matsui、Yuichiro Toyota、Akihiko Kodama、Tomoaki Ishihara、Tohru Mizushima、Noboru Mizushima。
An Autophagic Flux Probe that Releases an Internal Control(《释放内部控制的自噬流探针》)。
Mol Cell(《分子细胞》杂志)。2016年10月25日。pii: S1097-2765(16)30589-5。doi: 10.1016/j.molcel.2016.09.037。(电子版本的发表早于印刷版本) 
相关产品:UPLSAPO30XS硅油浸入式物镜

Kotaro Tsuboyama、Ikuko Koyama-Honda、Yuriko Sakamaki、Masato Koike、Hideaki Morishita、Noboru Mizushima。
The ATG conjugation systems are important for degradation of the inner autophagosomal membrane(《ATG共轭系统对于内部自噬体膜降解的重要性》)。
Science(《科学》杂志)。2016年10月20日:DOI: 10.1126/science.aaf6136。 
相关产品:FV3000激光扫描共聚焦显微镜

Kenta Imai、Feike Hao、Naonobu Fujita、Yasuhiro Tsuji、Yukako Oe、Yasuhiro Araki、Maho Hamasaki、Takeshi Noda、Tamotsu Yoshimori。
J Cell Sci(《细胞科学杂志》)。2016年10月15日;129(20):3781-3791。电子版本发表时间:2016年9月1日。
相关产品:FV3000激光扫描共聚焦显微镜

Kosaku Shinoda、Yutaka Hasegawa、Kenji Ikeda、Haemin Hong、Qianqian Kang、Yangyu Yang、Rushika M.Perera、Jayanta Debnath、Shingo Kajimura。
Beige Adipocyte Maintenance Is Regulated by Autophagy-Induced Mitochondrial Clearance(Svetlana Altshuler-Keylin)(《米色脂肪细胞的维持受由自噬诱导的线粒体清除作用的控制》)。
Cell Metab(《细胞代谢》杂志)。2016年9月13日;24(3):402-19。doi: 10.1016/j.cmet.2016.08.002。电子版本发表时间:2016年8月25日。
相关产品:MVX10宏观变倍显微镜

Junya Hasegawa、Ryo Iwamoto、Takanobu Otomo、Akiko Nezu、Maho Hamasaki、Tamotsu Yoshimori。
Autophagosome–lysosome fusion in neurons requires INPP5E, a protein associated with Joubert syndrome(《神经元中的自噬体和溶酶体的融合需要一种与茹贝尔综合症相关的蛋白质:INPP5E》)。
EMBO J(《欧洲分子生物组织期刊》)。 2016年9月1日;35(17):1853-67。doi: 10.15252/embj.201593148。电子版本发表时间:2016年6月23日。
相关产品:FV3000激光扫描共聚焦显微镜

Christopher P Webster、Emma F Smith、 Claudia S Bauer、Annekathrin Moller、Guillaume M Hautbergue、Laura Ferraiuolo、Monika A Myszczynska、Adrian Higginbottom、Matthew J Walsh、Alexander J Whitworth、Brian K Kaspar、Kathrin Meyer、Pamela J Shaw、Andrew J Grierson、Kurt J De Vos。
The C9orf72 protein interacts with Rab1a and the ULK1 complex to regulate initiation of autophagy(《C9orf72蛋白与Rab1a和ULK1复合物相互作用以调节自噬的启动》)。
EMBO J(《欧洲分子生物组织期刊》)。 2016年8月1日:35(15):1656-76。doi: 10.15252/embj.201694401。电子版本发表时间:2016年6月22日。
相关产品:IX83全电动自动倒置显微镜

Hayashi Yamamoto、Yuko Fujioka、Sho W.Suzuki、Daisuke Noshiro、Hironori Suzuki、Chika Kondo-Kakuta、Yayoi Kimura、Hisashi Hirano、Toshio Ando、Nobuo N.Noda & Yoshinori Ohsumi。
The Intrinsically Disordered Protein Atg13 Mediates Supramolecular Assembly of Autophagy Initiation Complexes(《内在无序蛋白Atg13对自噬启动复合物的超分子组装的介导作用》)。
Dev Cell(《发育细胞》杂志)。2016年7月11日;38(1):86-99。 
相关产品:UAPON150XOTIRF物镜

Chantal Sellier、Maria‐Letizia Campanari、Camille Julie Corbier、Angeline Gaucherot、Isabelle Kolb‐Cheynel、Mustapha Oulad‐Abdelghani、Frank Ruffenach、Adeline Page、Sorana Ciura、Edor Kabashi、Nicolas Charlet‐Berguerand。
Loss of C9ORF72 impairs autophagy and synergizes with polyQ Ataxin‐2 to induce motor neuron dysfunction and cell death(《C9ORF72的缺失会损害细胞自噬,而且与polyQ Ataxin‐2协同作用会诱导运动神经元的功能障碍和细胞死亡》)。
EMBO J(《欧洲分子生物组织期刊》)。 2016年6月15日;35(12):1276-97。doi: 10.15252/embj.201593350。电子版本发表时间:2016年4月21日。
相关产品:IX83全电动自动倒置显微镜

Jennifer Martinez、Larissa D.Cunha、Sunmin Park、Mao Yang、Qun Lu、Robert Orchard、Quan-Zhen Li、Mei Yan、Laura Janke、Cliff Guy、Andreas Linkermann、Herbert W.Virgin和Douglas R.Green。
Noncanonical autophagy inhibits the autoinflammatory, lupus-like response to dying cells(《非经典细胞自噬会抑制针对垂死细胞而产生的与狼疮相似的自身炎症》)。
Nature(《自然》杂志)。2016年5月5日;533(7601):115-9。doi: 10.1038/nature17950。电子版本发表时间:2016年4月20日。
相关产品:BX53半电动荧光显微镜

Shuo Wang、Pengyan Xia、Guanling Huang、Pingping Zhu、Jing Liu、Buqing Ye、Ying Du & Zusen Fan。
FoxO1-mediated autophagy is required for NK cell development and innate immunity(《NK细胞的发育和先天免疫需要FoxO1介导的细胞自噬》)。
Nat Commun(《自然交流》杂志)。 2016年3月24日;7:11023。doi: 10.1038/ncomms11023。
相关产品:FV3000激光扫描共聚焦显微镜

Jiwon Jang、Yidi Wang、Matthew A.Lalli、Elmer Guzman、Sirie E.Godshalk、Hongjun Zhou、Kenneth S.Kosik。
Primary Cilium-Autophagy- (PAN) Axis Activation Commits Human Embryonic Stem Cells to a Neuroectoderm Fate(《主要纤毛-自噬作用-Nrf2(PAN)轴的活化使人类胚胎干细胞成为外胚层》)。
Cell(《细胞》杂志)。2016年4月7日;165(2):410-20。doi: 10.1016/j.cell.2016.02.014。电子版本发表时间:2016年3月24日。
相关产品:用于高级活细胞成像的IX73倒置显微镜系统

Takeshi Yamamoto、Yoshitsugu Takabatake、Tomonori Kimura、Atsushi Takahashi、Tomoko Namba、Jun Matsuda、Satoshi Minami、Jun-ya Kaimori、Isao Matsui、Harumi Kitamura、Taiji Matsusaka、Fumio Niimura、Motoko Yanagita、Yoshitaka Isaka和Hiromi Rakugi。
Time-dependent dysregulation of autophagy: implications in aging and mitochondrial homeostasis in the kidney proximal tubule(《与时间相关的细胞自噬的失调:对肾近端小管的老化和线粒体的自体调节产生的影响》)。
Autophagy(《细胞自噬》杂志)。2016年5月3日;12(5):801-13。doi: 10.1080/15548627.2016.1159376。电子版本发表时间:2016年3月17日。
相关产品:FV3000激光扫描共聚焦显微镜

Chenran Wang、Song Chen、Syn Yeo、Gizem Karsli-Uzunbas、Eileen White、Noboru Mizushima、Herbert W.Virgin和Jun-Lin Guan。
Elevated p62/SQSTM1 determines the fate of autophagy-deficient neural stem cells by increasing superoxide(《升高的p62/SQSTM1通过增加超氧化物决定具有自噬缺陷的神经干细胞的命运》)。
J Cell Biol(《细胞生物学杂志》)。2016年2月29日;212(5):545-60。doi: 10.1083/jcb.201507023。
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Satoshi Hirano、Takefumi Uemura、Hiromichi Annoh、Naonobu Fujita、Satoshi Waguri、Takashi Itoh和 Mitsunori Fukuda。
Differing susceptibility to autophagic degradation of two LC3-binding proteins: SQSTM1/p62 and TBC1D25/OATL1(《区分两种与LC3结合的蛋白:SQSTM1/p62和TBC1D25/OATL1针对自噬降解的不同易感性》)。
Autophagy(《细胞自噬》杂志)。2016年;12(2):312-26。doi: 10.1080/15548627.2015.1124223。
相关产品:UAPON100XOTIRF物镜

Qun Lu、Christine C.Yokoyama、Jesse W.Williams、Megan T.Baldridge、Xiaohua Jin、Brittany DesRochers、Traci Bricker、Craig B.Wilen、Juhi Bagaitkar、Ekaterina Loginicheva、Alexey Sergushichev、Darren Kreamalmeyer、Brian C.Keller、Yan Zhao、Amal Kambal、Douglas R.Green、Jennifer Martinez、Mary C.Dinauer、Michael J.Holtzman、Erika C.Crouch、Wandy Beatty、Adrianus C.M.Boon、Hong Zhang、Gwendalyn J.Randolph、Maxim N.Artyomov、Herbert W.Virgin。
Homeostatic Control of Innate Lung Inflammation by Vici Syndrome Gene Epg5 and Additional Autophagy Genes Promotes Influenza Pathogenesis(《维西综合症基因Epg5和其它自噬基因对先天性肺炎的稳态控制促进了流行性感冒的发病机制》)。
Cell Host Microbe(《细胞宿主微生物》杂志)。2016年1月13日;19(1):102-13。doi: 10.1016/j.chom.2015.12.011。
相关产品:BX53半电动荧光显微镜 

Yurong Li、Mehdi Kabbage、Wende Liu和Martin B Dickman。
Aspartyl protease mediated cleavage of AtBAG6 is necessary for autophagy and fungal resistance in plants(《植物的自噬和真菌耐药性需要门冬氨酰蛋白酶介导的AtBAG6的分裂》)。
Plant Cell(《植物细胞》杂志)。2016年1月;28(1):233-47。doi: 10.1105/tpc.15.00626。电子版本发表时间:2016年1月6日。
相关产品:FV3000激光扫描共聚焦显微镜

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