Cell: Cientistas desenvolvem nova tecnologia de imagem ultra-resolução que revela novos fenômenos de interação celular

Em colaboração com Eric Betzig e Jennifer Lippincott-Schwartz, Ph.D., do Instituto de Biofísica da Academia Chinesa de Ciências, o grupo de Li Dong publicou um artigo de pesquisa intitulado “Visualizing intracellular organelle and cytoskeletal interactions at nanoscale resolution on millisecond timescales” na revista Cell. O artigo aborda a tecnologia de imagem de ultra-resolução de iluminação de luz intrusiva estrutural (GI-SIM), que permite imagens de alta velocidade, longa duração e ultra-resolução de processos fisiológicos dentro das células, usando essa tecnologia para descobrir novos comportamentos de interação entre vários órgãos celulares.

O GI-SIM é capaz de obter imagens contínuas de quase mil imagens de superresolução em células vivas com uma resolução de 97 nanometros e 266 imagens por segundo. A profundidade de imagem do GI-SIM e a quantidade de sinal gerada são 10 vezes maiores em comparação com a tecnologia de imagem de ultra-resolução de iluminação de estruturas refletidas inteiras desenvolvida anteriormente por Li Dong (TIRF-SIM; Li et al., Science, 2015); O GI-SIM oferece duas vezes mais resolução espacial e 10 vezes mais velocidade de imagem do que o microscópio confocal ou confocal rotativo convencional; Em comparação com outras técnicas de imagem de ultra-resolução, o GI-SIM oferece velocidades de imagem 10 vezes mais rápidas e um período de imagem de 10 a 100 vezes mais longo no campo de visão do tamanho da célula. O GI-SIM permitiu uma imagem de ultraresolução 2D otimizada para a dinâmica de vários órgãos dentro da célula, o que permitiu que os pesquisadores descobrissem novos comportamentos de interação de vários órgãos. Por exemplo:

(1) Três novos tipos de extensão da rede interna tubular.

A estrutura de rede da rede interna é formada pela extensão e fusão contínuas da rede interna tubular. Pesquisas anteriores apontaram que a extensão da rede tubular existe em dois tipos: deslizamento (Sliding) e co-crescimento do extremo polimerizado do microtubo (pTAC), e descobriram três formas de extensão da rede tubular: desligação do extremo polimerizado do microtubo (dTAC), autocarro (Hitchhiking) e budding.

(2) A interação das mitocôndrias com a rede endometrial afeta a divisão e fusão das mitocôndrias.

As divisões mitocondriais estão intimamente relacionadas com a rede endometrial, e as estatísticas revelam que cerca de 85% dos eventos de divisão mitocondrial ocorrem nos locais de contato da mitocondria com a rede endometrial. O estudo descobriu ainda que cerca de 60% dos eventos de fusão mitocondrial ocorrem nos locais de contato das mitocondrias com a rede endometrial e que os eventos de fusão mitocondrial que entram em contato com a rede endometrial são geralmente mais rápidos do que aqueles que não entram em contato com a rede endometrial.

(3) Imagens GI-SIM multicoloridas descobriram que a interação lisosoma-endoplasma desempenha um papel fundamental na regulação do transporte dinâmico e distribuição de lisosomas dentro da célula.

(4) Pesquisas anteriores descobriram apenas que a rede endometrial pode alterar sua estrutura de rede através da fusão, observando que os lisosomas em movimento podem causar uma ruptura instantânea da rede endometrial tubular.

(5) O estudo confirmou uma ampla interação de "autocarro" entre diferentes tipos de órgãos em células de mamíferos e observou que as alterações morfológicas e a migração de órgãos como mitocondrias e reticulares endometriais podem ser realizadas por meio de carregamento em outros órgãos em movimento sem a necessidade de recrutamento direto de proteínas motoras.

O estudante de doutorado Guo Yuting e o pesquisador assistente Li Di são autores paralelos, e o estudante de doutorado Zhang Shiwei é o segundo autor. Lee Dong, Eric Betzig e Jennifer Lippincott-Schwartz são coautores da comunicação. O grupo Liu Jiajia, do Instituto de Genetica e Biologia do Desenvolvimento da Academia de Ciências da China, e o grupo Dan Kiehart da Universidade de Duke participaram do tema. (Vale Biológico)