蔡司顯微鏡如何在生物領域發光發熱

 　　熱解是機體在感知到病原微生物的感染后發起的一種免疫防御反應。它本質上是一種程序性細胞壞死。表現為細胞膜上形成孔洞，逐漸膨脹至細胞膜破裂，最終導致細胞內含物。釋放并引起嚴重的炎癥。

　　細胞熱解進一步分為經典和非經典途徑。在非經典途徑中，以細菌脂多糖(LPS)為例。以往的研究表明，它可以在不借助受體的情況下直接進入細胞質，從而使LPS受體——Caspase家族成員通過寡聚化、切割gasdermin-D、誘導細胞熱解而被激活。

　　蔡司顯微鏡讓本研究發現宿主細胞中的 GBP1 作為細菌脂多糖 (LPS) 傳感器發揮作用，通過靜電相互作用以高親和力結合沙門氏菌表面的 LPS，并通過募集 GBP2-4 來組裝 GBP 外殼，進一步促進 capspase-4 在沙門氏菌表面募集細菌表面并被激活。

　　亮點：直徑2-3um的沙門氏菌，通過蔡司共聚焦配備的超高分辨率設備Airyscan(點擊查看)，有效實現2倍分辨率提升，清晰定位GBPs在細菌表面的結合(成像效果)類似于膜結構)并提高。

　　▲圖示：沙門氏菌(rsRED標記，紅色)侵染Hela細胞，胞內的非典型炎癥小體GBP1(eGFP標記，綠色)結合沙門氏菌表面。細胞核(Hoechst標記，藍色)，標尺：10um(C)5um(F)。設備：LSM 800 with Airyscan。

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　　Cell/大腸桿菌的亞細胞結構3D成像

　　炎癥小體是由細胞質中的先天免疫識別受體組裝而成的多蛋白復合物。它可以響應病原微生物的入侵，驅動caspase-1的激活、熱解的發生以及促炎因子IL-1β和IL-18的釋放，而蔡司顯微鏡能看到這些。

　　本文發現干擾素誘導蛋白 IRGB10 是 NeoFrancis 激活 AIM2 炎性體所必需的，并在革蘭氏陰性菌感染宿主后促進 caspase11 和 NLRP3 炎性體的激活。

　　在這個過程中，IRGB10 靶向細胞內細菌配體的結合并定位在細菌細胞膜附近，從而損害細菌結構的完整性。同時，IRGB10 介導細胞內細菌配體的釋放，然后被炎性體傳感器識別。觸發身體的免疫力，而蔡司顯微鏡能看到這些。

　　亮點：用普通激光共聚焦觀察直徑只有2um左右的大腸桿菌，可以看到它的棒狀，但是很難看到它內部的亞細胞結構，所以作者使用了蔡司超高分辨率成像系統Elyra (SIM分辨率：xy 120nm，z 300nm)用于亞細胞定位3D成像，可以清楚地看到IRGB10在大腸桿菌DNA和LPS之間的獨特結構位置。

　　▲圖示：大腸桿菌三色免疫熒光成像。IRGB10(紅)圍繞在細菌DNA(藍)附近，同時外圈還被大腸桿菌的LPS(綠)包裹。標尺：1um。設備：ELYRA PS.1 with SIM。