细胞含有各种特殊的结构，例如细胞核、线粒体或过氧化物酶体，称为“细胞器”。追踪它们的起源并确定它们的结构对于理解细胞功能和与其功能障碍相关的病理学至关重要。

日内瓦大学(UNIGE)的科学家将高分辨率显微镜和运动学重建技术相结合，以可视化运动中的人类中心粒的起源。这种细胞器对于细胞骨架的组织至关重要，如果出现功能障碍，则与某些癌症、脑部疾病或视网膜疾病有关。

细胞器的发生是根据连续蛋白质募集事件的精确顺序进行的。实时可视化这种组装可以更好地理解这些蛋白质在细胞器结构或功能中的作用。然而，获得具有足够分辨率的视频序列来区分这种复杂的微观成分面临着许多技术限制。

使细胞膨胀以便更好地观察

对于中心粒来说尤其如此。这种细胞器的尺寸小于500纳米(千分之一毫米)，由大约100种不同的蛋白质组成，这些蛋白质被组织成六个子结构域。直到几年前，我们还无法详细观察中心粒的结构。

UNIGE理学院分子和细胞生物学系研究联合主任PaulGuichard和VirginieHamel的实验室通过使用膨胀显微镜技术改变了这种情况。这种尖端技术使细胞及其成分能够逐渐膨胀而不变形，因此可以使用传统显微镜以非常高的分辨率观察它们。

获得如此高分辨率的中心粒图像可以在给定时间准确定位蛋白质，但无法提供有关子结构域或单个蛋白质出现顺序的信息。UNIGE小组前研究和教学研究员、该研究的第一作者MarineLaporte使用膨胀显微镜分析了不同生长阶段的1000多个中心粒的6个结构域中24种蛋白质的位置。

重新组织图像以使其动起来

“这项非常繁琐的工作之后是伪时间运动学重建。换句话说，我们能够将中心粒生物发生过程中随机拍摄的数千张图像按时间顺序排列，以重建中心粒亚结构形成的各个阶段，使用我们开发的计算机分析，”该研究的联合负责人哈梅尔解释道。

这种独特的方法结合了扩展显微镜的高分辨率和运动学重建，使我们能够对人类中心粒的第一个4D组装进行建模。

Guichard总结道：“我们的工作不仅将加深我们对中心粒形成的理解，而且还将在细胞和分子生物学领域开辟令人难以置信的前景，因为这种方法可以应用于其他大分子和细胞结构，以研究它们在空间和时间上的组装。”