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中國科學院生物物理研究所李棟課題組與美國霍華德休斯醫(yī)學研究所博士Eric Betzig、Jennifer Lippincott-Schwartz合作在《細胞》（Cell）雜志發(fā)表研究論文“Visualizing intracellular organelle and cytoskeletal interactions at nanoscale resolution on millisecond timescales”。該文*了掠入射結構光照明超分辨成像技術（GI-SIM），可對細胞內的生理過程進行高速、長時程、超分辨率成像，利用該技術發(fā)現(xiàn)了多種細胞器間相互作用新行為。

GI-SIM可對活細胞以97納米分辨率、266幅每秒的成像速度連續(xù)成像近萬幅超分辨圖像。與李棟先前開發(fā)的全內反射結構光照明超分辨成像技術（TIRF-SIM； Li et al.， Science， 2015）相比，GI-SIM的成像深度以及所產生的信號量都提高了10倍；與傳統(tǒng)共聚焦或轉盤共聚焦顯微鏡相比，GI-SIM可提供2倍更高的空間分辨率以及10倍更快的成像速度；與其它超分辨成像技術相比，在細胞尺寸的視場范圍下，GI-SIM可提供~10倍更快的成像速度，以及10-100倍更長的成像時程。GI-SIM實現(xiàn)了對細胞內多種細胞器動態(tài)的優(yōu)化二維超分辨成像，這使得研究人員發(fā)現(xiàn)了多種細胞器互作新行為。例如：

（1）管狀內質網的三種新型延伸方式。

內質網的網絡結構的形成是由管狀內質網的不斷延伸和融合完成的。之前的研究工作指出，管狀內質網的延伸方式存在滑行（Sliding）和微管聚合端共生長（pTAC）兩種，該研究發(fā)現(xiàn)了微管解聚端牽引（dTAC）、搭便車（Hitchhiking）和微管非依賴（Budding）三種管狀內質網延伸方式。

（2）線粒體與內質網的互作影響線粒體的分裂與融合。

線粒體的分裂與內質網關系密切，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)有大約85%的線粒體分裂事件發(fā)生在線粒體與內質網的接觸位點（contact sites）。研究進一步發(fā)現(xiàn)約60%的線粒體融合事件發(fā)生在線粒體與內質網的接觸位點，并且與內質網接觸的線粒體融合事件通?？煊谀切]有與內質網接觸的融合事件。

（3）多色GI-SIM成像發(fā)現(xiàn)溶酶體-內質網互作對調控溶酶體在細胞內的動態(tài)運輸和分布起關鍵作用。

（4）過去的研究僅發(fā)現(xiàn)內質網可通過融合來改變其網絡結構，該研究觀測到處于運動狀態(tài)的溶酶體可引起管狀內質網的瞬時斷裂。

（5）該研究在哺乳動物細胞中證實不同種細胞器間存在廣泛的“搭便車”（Hitchhiking）互作現(xiàn)象，并觀測到線粒體、內質網等細胞器的形態(tài)改變和遷移可通過搭載到其它正在運動的細胞器上實現(xiàn)，而無需其直接招募馬達蛋白。

李棟課題組博士研究生郭玉婷和助理研究員李迪為并列作者，博士研究生張思微為第二作者。李棟和Eric Betzig、Jennifer Lippincott-Schwartz為共同通訊作者。中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所劉佳佳課題組、杜克大學Dan Kiehart課題組合作參與了該課題。(生物谷）