高分辨率成像提供了無與倫比的真菌生長方式
真菌是一種多樣化的生物體,在日常生活中永遠存在;從用于發(fā)酵啤酒的酵母和超市的蘑菇到負責腳癬的病原體。許多種類的真菌通過分泌酶而生長 - 這一過程可以作為生物技術(shù)加入到工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品中。
在“科學進步”雜志上發(fā)表的一項研究中,筑波大學的研究人員報告了使用高分辨率成像來繪制驅(qū)動真菌構(gòu)巢曲霉中這種生長過程的復(fù)雜事件序列。
大多數(shù)真菌通過菌絲的延伸而生長,菌絲是由一個或多個細胞包裹在單個長細胞壁內(nèi)的纖維狀結(jié)構(gòu)。不斷增長的菌絲尖端充滿了ChsB,這是一種細胞壁合成酶,有助于延長細胞壁。ChsB通過稱為囊泡的小細胞囊進入菌絲。為了使菌絲生長,這些囊泡的ChsB的運輸和釋放需要精確定時 - 并且確切地說如何實現(xiàn)這種定時尚不清楚。
“兩種不同類型的囊泡用于運輸貨物往返于菌絲尖端,”通訊作者Norio Takeshita解釋說。“該領(lǐng)域的先前工作表明分泌囊泡(SVs)參與運輸ChsB。但這只是一個假設(shè),并且由于用于可視化運輸?shù)膱D像是在有限的時間點收集并且有很多背景噪音。”
為了解決這些缺點,研究人員使用了一種稱為高速脈沖追蹤成像技術(shù),該技術(shù)允許他們通過將ChsB融合到發(fā)射紅色熒光燈的標記來跟蹤ChsB。在使用激光束漂白背景紅光之后,將單獨的光束瞄準菌絲中的單個點,導致ChsB發(fā)熒光。然后該團隊能夠追蹤熒光ChsB的運動,因為囊泡圍繞菌絲運載。
該技術(shù)導致最小的背景和平均每50毫秒拍攝的圖像 - 這是先前在菌絲中看不到的精確度。相應(yīng)地,該研究對真菌生長期間囊泡運動的時間選擇產(chǎn)生了許多新的見解。
“我們主要發(fā)現(xiàn)運動蛋白如何確保向菌絲尖端提供囊泡。”竹下總結(jié)道。“我們還首次展示了不同類型的囊泡以不同的速度沿著菌絲移動。這種技術(shù)使我們能夠發(fā)現(xiàn)一些機械細節(jié),我們認為這將大大有助于將真菌物種用于農(nóng)業(yè)和其他形式的生物技術(shù)。”
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