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非平衡軟物質特集:細胞骨骼的動態運動

2011/08/11 | | 標籤:

不只生物個體有骨骼,在細胞的層次也有各種分子支架來支撐細胞的外型,也就是所謂的細胞骨骼(cytoskeleton)。 不同於一般的支架,這些細胞骨骼不僅有被動的支撐,這些分子的組裝動態也直接關係到細胞的運動。之前有介紹過吃掉煙麴黴孢子的白血球角膜細胞的爬行這兩個很有趣的影片,都是利用這種細胞骨骼的動態變化來達成的。但是因為細胞骨骼分子都太小,所以一般的顯微鏡看不出到底發生了什麼事情。用電子顯微鏡可以看到的,可是只能看到死的……所以分子螢光顯微術又派上用場了!

方法是先把一種會跟細胞骨骼結合的蛋白利用基因改造的方式加上一段螢光綠蛋白GFP,送回要研究的細胞中。這樣一來,當有細胞骨骼形成的時候,這些蛋白會馬上附著上去,在藍光激發下發出綠光。但是問題又來了…細胞是一個立體的結構,有太多的螢光訊號會互相干擾,所以用一般的螢光顯微鏡去看,就只會看到一團綠光,什麼細微的結構的看不到。影片裡的實驗裝置是利用一道藍光雷射所自行架設的全反射顯微鏡,把激發的藍光用超過臨界角的角度射入,所以藍光的激發範圍只有表面的一小層(消逝波,可以想像是藍光在全反射時接近表面的漏光)。 這樣一來,只有表面的螢光蛋白可以被激發到。接著把會爬的基因改造黏菌放入,就可以欣賞到的即時的細胞骨骼運動狀態了。影片中一根一根的光還有在細胞邊界不停產生的「腳」就是這些螢光分子所還原的一類細胞骨骼的動態 (F-actin)。 影片是即時的影片,可以看到在一個會運動的細胞中,分子的組裝就是這麼動態!這樣基因改造GFP技巧跟光學技巧可以被用在很多研究,讓以往只能用推測的分子動態即時的顯示出來。不僅對科學有用,也可以用來觀測很多不同分子對外界刺激或是跟各種藥物的結合與反應。

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 – 非平衡軟物質 目錄

本文原發表於科學影像Scimage

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