通过膨胀显微镜解锁刺胞动物光共生体微小布氏藻的亚细胞成像

刺胞动物的光共生藻虫黄藻属微小虫黄藻（Breviolum minutum）由于能够在无光条件下定殖宿主，并且便于进行遗传和生理学操作，正逐渐成为研究共生作用的新兴模型。该藻类会响应高温和营养剥夺等胁迫条件而发生亚细胞重组。然而，由于其具有宽光谱自发荧光（400–700 nm）以及相对较小的尺寸（6–8 μm），该藻类的亚细胞可视化具有挑战性。我们开发了一种超分辨率成像流程——膨胀显微术（Expansion Microscopy, ExM），这是一种基于水凝胶的细胞机械扩增技术，可揭示B. minutum中此前无法观察到的亚细胞特征。 该ExM流程提供了一组热处理和酶处理条件，可实现B. minutum的4倍膨胀、对自发荧光的光学清除，以及去除其富含纤维素的厚细胞壁。我们采用了近期报道的一种基于铂（II）的三功能连接体1，以将原位杂交的、靶向18S rRNA的寡核苷酸保留在ExM水凝胶内，并利用其叠氮反应基团进行ExM后的荧光团标记（DBCO修饰）。我们观察到了肌动蛋白斑块（一种细胞骨架特征）和钙调蛋白（一种钙结合信号蛋白），而这些结构此前尚未在B. minutum中被可视化。该方法利用常见试剂和商业可得的低成本ExM兼容化学体系，克服了使用常规方法可视化B. minutum时的一些长期存在的问题。该工具若能更广泛地应用于多种光共生生物的可视化，将为揭示共生建立与解体过程中细胞重组的基础机制铺平道路。

刺胞动物光共生藻虫黄藻属微小布雷维藻（Breviolum minutum）由于能够在无光条件下定殖宿主，并且易于进行遗传和生理学操作，正成为研究共生作用的新兴模型。该藻会在高温和营养剥夺等胁迫条件下发生亚细胞重组。然而，由于其具有宽光谱自发荧光（400–700 nm）且体积相对较小（6–8 μm），该藻的亚细胞可视化极具挑战性。我们开发了一种超分辨率成像的扩增显微术（Expansion Microscopy, ExM）流程——这是一种基于水凝胶、通过机械性扩大细胞的技术——从而揭示了此前在B. minutum中无法观察到的亚细胞特征。该ExM流程提供了一组热处理和酶处理条件，可实现B. minutum的4倍扩增、对自发荧光的光学清除，以及去除其富含纤维素的厚细胞壁。我们采用了近期报道的一种铂（II）基三功能连接子1，以将原位杂交、靶向18S rRNA的寡核苷酸保留在ExM水凝胶内，并利用其叠氮反应基团进行ExM后的荧光团标记（DBCO修饰）。我们观察到了肌动蛋白斑块（一种细胞骨架特征）和钙调蛋白（一种钙结合信号蛋白），这些结构此前尚未在B. minutum中实现可视化。该方法利用常规可获得的试剂和商业可得的低成本ExM兼容化学体系，克服了长期以来使用常见方法对B. minutum进行可视化时面临的一些问题。该工具若能被更广泛地应用于多种光共生体物种的可视化研究，将为揭示共生形成与解体过程中细胞重组的基础机制铺平道路。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.19.745656v1?rss=1

🏷️ 膨胀显微术 虫黄藻 亚细胞成像 光共生 原位杂交 细胞骨架