西亞試劑：干涉測量光激活定位顯微技術(shù)（iPALM）發(fā)現(xiàn)細胞粘著斑蛋白顯微結(jié)構(gòu)

來自美國國立衛(wèi)生研究院，霍德華休斯醫(yī)學(xué)院，佛羅里達州立大學(xué)等處的研究人員利用一種稱為干涉測量光激活定位顯微技術(shù)（iPALM，interferometric photoactivated localization microscopy）的方法，發(fā)現(xiàn)了細胞粘著斑(focal adhesion)蛋白的顯微結(jié)構(gòu)，從而為理解這一重要的蛋白結(jié)構(gòu)，以及分析蛋白功能提供了新的信息。這一研究成果公布在Nature雜志封面上。

這項研究由物理學(xué)家與生物學(xué)家共同完成，是高分辨率顯微鏡技術(shù)發(fā)展的又一成果。近年來隨著各項工具方法的發(fā)展，尤其是物理學(xué)界接二連三出現(xiàn)的重大科研進展，顯微技術(shù)發(fā)展迅速：2008年，本文的作者之一Harald F. Hess與另外一位研究人員利用一部在自家客廳組裝的光學(xué)顯微鏡發(fā)展出一套光敏定位顯微鏡：PALM觀察細胞中個別蛋白質(zhì)分子的位置，從而達到了電子顯微鏡的分辨率，這是高分辨率顯微技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。

傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡受限于光的波長，對于200nm以下的小東西只能搖頭興嘆。雖然電子顯微鏡可以達到奈米級的分辨率，但通電的結(jié)果容易造成樣品的破壞，因此能觀測的樣本也相當(dāng)有限。分子生物學(xué)家雖然可以做到把若干想觀察的蛋白質(zhì)貼上熒光卷標，但這些蛋白質(zhì)還是經(jīng)常擠在一塊，在顯微鏡下分不出誰是誰。

光敏定位顯微鏡：PALM可以用來觀察納米級生物，相較于電子顯微鏡有更清晰的對比度，如果給不同蛋白接上不同的熒光標記，就能用來進一步研究蛋白質(zhì)間的相互作用。

這幾年高分辨率熒光顯微鏡跨越了一大步，使得研究者可以從納米級觀測細胞突起的伸展，從而宣告200—750納米大小范圍的模糊團塊的時代結(jié)束了。最新的這篇文章就是這一技術(shù)的新進步，這種iPALM是將PALM技術(shù)與光的干涉原理結(jié)合起來，將三維的分辨率提高到20 nm以內(nèi)，并極大地提高了收集同樣光子后的定位精度。

在這篇文章中，研究人員就是通過這一新技術(shù)在納米尺度上觀測到了粘著斑的蛋白組織方式，粘著斑是細胞外基質(zhì)與一個細胞的肌動蛋白細胞骨架之間的物理聯(lián)系，它們能通過整聯(lián)蛋白（或稱整合素）發(fā)揮作用。它們在人體生理中具有根本性的重要性，因為它們調(diào)控細胞粘附、機械傳感和控制細胞生長及分化的信號。

研究人員發(fā)現(xiàn)這種蛋白是組織良好的超級結(jié)構(gòu)，整聯(lián)蛋白和肌動蛋白被一個40納米長、由部分重疊的蛋白特異性層組成的核分開，又被人踝蛋白(talin)聯(lián)系在一起。這種多層架構(gòu)產(chǎn)生三個或更多單獨的腔室，它們調(diào)控粘著斑的相互獨立的功能。

除了利用這種顯微技術(shù)，來自約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院的研究人員還利用一種雙聚物探針，分別吸引兩種蛋白，從而能了解一個蛋白為什么和如何在一個位點是用于細胞分裂和生長，而在另外一個位點卻是意味著細胞死亡，利用這種新型技術(shù)，研究人員能在細胞的各處快速操縱蛋白活性。（