JoVE Journal > Biology
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biologia

Hepatositlerde Organeller Arası Temas Bölgelerinin Seri Kesitli Elektron Mikroskobu Kullanılarak Üç Boyutlu Karakterizasyonu

Published: June 09, 2022
doi:
10.3791/63496
, , ,
1MRC Laboratory for Molecular Cell Biology,University College London, 2NIHR Great Ormond Street Hospital Biomedical Research Centre,University College London

Summary

Karaciğerden hepatositlerdeki organeller veya diğer dokulardaki hücreler arasındaki membran temas bölgelerinin üç boyutlu ayrıntılarını elde etmek için basit ve kapsamlı bir protokoldür.

Abstract

İletim elektron mikroskobu, uzun zamandır hücresel ultrayapının görselleştirilmesi için altın standart olarak kabul edilmiştir. Bununla birlikte, analiz genellikle iki boyutla sınırlıdır ve organeller arasındaki üç boyutlu (3D) ultra yapıyı ve fonksiyonel ilişkiyi tam olarak tanımlama yeteneğini engeller. Hacim elektron mikroskobu (vEM), hücresel ultrayapının mezo ölçekte, mikro ölçekte ve nano ölçekli çözünürlüklerde 3D olarak sorgulanmasını sağlayan tekniklerin bir koleksiyonunu tanımlar.

Bu protokol, seri kesit iletimi EM’sini (TEM) kullanarak vEM verilerini elde etmek için erişilebilir ve sağlam bir yöntem sağlar ve numune işlemenin teknik yönlerini tek, basit bir iş akışında dijital 3D rekonstrüksiyona kadar kapsar. Bu tekniğin yararlılığını göstermek için, endoplazmik retikulum ve mitokondri arasındaki 3D ultrastrüktürel ilişki ve karaciğer hepatositlerindeki temas bölgeleri sunulmuştur. Organeller arası temaslar, iyonların, lipitlerin, besinlerin ve diğer küçük moleküllerin organeller arasındaki transferinde hayati rol oynar. Bununla birlikte, hepatositlerdeki ilk keşiflerine rağmen, fiziksel özellikleri, dinamikleri ve işlevleri hakkında öğrenilecek çok şey var.

Organeller arası temaslar, iki organelin birbirine yakınlığında (tipik olarak ~ 10-30 nm) ve temas bölgesinin kapsamında (noktalama kontaklarından daha büyük 3D sarnıç benzeri kontaklara kadar) değişen bir dizi morfoloji görüntüleyebilir. Yakın temaslıların incelenmesi yüksek çözünürlüklü görüntüleme gerektirir ve seri kesit TEM, hepatosit farklılaşması sırasında organeller arası temasların 3D ultrastrüksiyonunu ve metabolik hastalıklarla ilişkili hepatosit mimarisindeki değişiklikleri görselleştirmek için çok uygundur.

Introduction

1930’lardaki icatlarından bu yana, elektron mikroskopları araştırmacıların hücrelerin ve dokuların yapısal bileşenlerini görselleştirmelerine izin verdi 1,2. Çoğu araştırma, 3D modeller oluşturmak için özenli seri bölüm toplama, manuel fotoğrafçılık, negatif işleme, manuel izleme ve cam, plastik veya strafor 3,4 tabakalarından 3D modellerin oluşturulması ve montajı gerektiğinden, 2D bilgi sağlamıştır. Neredeyse 70 yıl sonra, mikroskop performansı, seri bölüm toplama, otomatik dijital görüntüleme, 3D rekonstrüksiyon, görselleştirme ve analiz için sofistike yazılım ve donanımdan, şimdi toplu olarak hacim EM (vEM) olarak adlandırılan alternatif yaklaşımlara kadar, sürecin birçok alanında önemli ilerlemeler olmuştur. Bu vEM tekniklerinin genellikle mikron ölçeklerinde nanometre çözünürlüklerinde 3D ultrayapısal bilgi sağladığı ve iletim elektron mikroskobu (TEM) ve daha yeni taramalı elektron mikroskobu (SEM) tekniklerini kapsadığı düşünülmektedir; Bkz.yorumlar 5,6,7,8.

Örneğin, odaklanmış iyon ışını SEM (FIB-SEM), bloğun yüzeyinin sıralı SEM görüntüleme taramaları arasında bloğun yüzeyini frezelemek için bir SEM içinde odaklanmış bir iyon ışını kullanır, böylece bir numunenin tekrarlanan otomatik frezelenmesine / görüntülenmesine ve yeniden yapılanma için bir 3D veri kümesi oluşturulmasına izin verir 9,10. Buna karşılık, seri blok yüzü SEM (SBF-SEM), görüntüleme 11,12’den önce blok yüzünden materyali çıkarmak için SEM içinde bir ultramikrotom kullanırken, dizi tomografisi, 3D veri kümesini oluşturmak için SEM’deki sıralı bölümlerdeki ilgi alanını görüntülemek için otomatik bir iş akışı kurmadan önce, seri bölümlerin, kapaklara, gofretlere veya bantlara toplanmasını gerektiren tahribatsız bir işlemdir13 . Dizi tomografisine benzer şekilde, seri kesit TEM (ssTEM), fiziksel kesitlerin görüntülemeden önce toplanmasını gerektirir; ancak, bu bölümler TEM ızgaralarında toplanır ve bir TEM 14,15,16’da görüntülenir. ssTEM tilt tomografi17,18,19 yapılarak genişletilebilir. Seri eğimli tomografi x, y ve z’de en iyi çözünürlüğü sağlar ve tüm hücreleri20 yeniden yapılandırmak için kullanılmış olsa da, oldukça zordur. Bu protokol, şu anda özel bölümleme veya vEM cihazlarına erişimi olmayan ancak 3D vEM verileri oluşturmaktan fayda sağlayacak birçok EM laboratuvarı için mevcut olan en erişilebilir vEM tekniği olarak ssTEM’in pratik yönlerine odaklanmaktadır.

3D rekonstrüksiyon için seri ultramikrotomi daha önce zor olarak kabul edildi. Eşit kesit kalınlığındaki düz şeritleri kesmek, doğru boyuttaki şeritleri doğru sırayla, yeterli desteğe sahip ızgaralara yerleştirebilmek ve alabilmek zordu, ancak ilgi alanlarını gizleyen ızgara çubukları olmadan ve en önemlisi, bölümleri kaybetmeden, tamamlanmamış bir seri tam 3D rekonstrüksiyonu önleyebilir21. Bununla birlikte, ticari ultramikrotomlar, elmas kesme ve kırpma bıçakları 22,23, ızgaralar 21,24 üzerindeki elektron parlaklığı destek filmleri ve kesit yapışmasına ve şerit korumasına yardımcı olmak için yapıştırıcılar 13,21’deki iyileştirmeler, tekniği birçok laboratuvarda daha rutin hale getiren yıllar içindeki artan gelişmelerden sadece birkaçıdır. Seri kesitler toplandıktan sonra, TEM’deki seri görüntüleme basittir ve x ve y cinsinden subnanometre px boyutlarına sahip EM görüntüleri sağlayabilir ve hücre altı yapıların yüksek çözünürlüklü sorgulanmasına izin verebilir – birçok araştırma sorusu için potansiyel bir gereklilik. Burada sunulan vaka çalışması, karaciğer hepatositlerinde endoplazmik retikulum (ER)-organel temaslarının incelenmesinde ssTEM ve 3D rekonstrüksiyonun kullanımını göstermektedir ve burada ER-organel temasları ilk kez gözlenmiştir25,26.

Nükleer zarfla bitişik olmakla birlikte, ER ayrıca lizozomlar, mitokondri, lipit damlacıkları ve plazma zarı27 dahil olmak üzere çok sayıda diğer hücre organelleriyle yakın temas kurar. ER-organel temasları lipid metabolizması28, fosfoinositid ve kalsiyum sinyalizasyonu29, otofaji regülasyonu ve stres yanıtı30,31 ile ilişkilendirilmiştir. ER-organel temasları ve diğer organeller arası temaslar, hücresel metabolik ihtiyaçlara ve hücre dışı ipuçlarına cevap veren oldukça dinamik yapılardır. Morfolojik olarak boyut ve şekillerinde ve organel zarları arasındaki mesafelerde32,33 olarak değiştiği gösterilmiştir. Bu ultrastrüktürel farklılıkların farklı protein/lipid bileşimlerini yansıtması ve34,35 fonksiyonunu yansıtması muhtemeldir. Bununla birlikte, organlar arası temasları tanımlamak ve bunları analiz etmek hala zor bir görevdir36. Bu nedenle, daha ileri araştırmalar için organlar arası temasları incelemek ve karakterize etmek için güvenilir ancak basit bir protokol gereklidir.

ER-organel kontakları membrandan membrana ayırmada 10 ila 30 nm arasında değişebildiğinden, tanımlama için altın standart tarihsel olarak TEM olmuştur. İnce kesitli TEM, farklı membran temaslarında yerleşik ER proteinleri için spesifik alt alan lokalizasyonu ortaya koymuştur37. Geleneksel olarak, bu, nm çözünürlüklü ER-organel temaslarını ortaya çıkarmıştır, ancak genellikle bu etkileşimlerin yalnızca 2D bir görünümünü sunmuştur. Bununla birlikte, vEM yaklaşımları, bu temas bölgelerinin ultrayapısal sunumunu ve bağlamını 3D olarak ortaya koyarak, temasların tam olarak yeniden yapılandırılmasını ve kontakların daha doğru sınıflandırılmasını (nokta vs boru şeklindeki ve sarnıç benzeri) ve nicelleştirme38,39’u mümkün kılmaktadır. ER-organel temaslarının 25,26 gözlendiği ilk hücre tipi olmasının yanı sıra, hepatositler mimarilerinde ve fizyolojilerinde hayati roller üstlenen diğer organeller arası temaslardan oluşan kapsamlı bir sisteme sahiptir28,40. Bununla birlikte, hepatositlerde ER-organel ve diğer interorganel temaslarının tam morfolojik karakterizasyonu hala eksiktir. Buna göre, rejenerasyon ve onarım sırasında organeller arası temasların nasıl oluştuğu ve yeniden şekillendiği, hepatosit biyolojisi ve karaciğer fonksiyonu ile özellikle ilgilidir.

Protocol

Tüm hayvanlar İngiltere İçişleri Bakanlığı yönergelerine uygun olarak barındırıldı ve doku hasadı 1986 İngiltere Hayvan (Bilimsel Prosedürler) Yasası’na uygun olarak gerçekleştirildi. 1. Numune sabitleme ve hazırlama Karaciğer dokusunu yaklaşık 8 mm x 8 mm x 3 mm boyutlarında parçalara ayırın ve parçaları ılık fosfat tamponlu salin (PBS, 37 °C) içine yerleştirin. Karaciğer parçalarına oda sıcaklığında (20-25 °C) fik…

Representative Results

Bu teknik için, ilgilenilen bölgeler biyolojik araştırma amacına göre seçilir ve gömülü dokunun kesilmesi ve bölümlenmesinden önce belirlenir. Benzer şekilde, blok yüzünün boyutu araştırma sorusu tarafından belirlenebilir; Bu durumda, numune yaklaşık 0,3 mm x 0,15 mm’lik bir blok yüzü bırakacak şekilde kesildi (Şekil 4A). Bu, ızgara başına 9 seri bölümden oluşan iki ızgaraya izin verdi, 18 seri bölüm sağladı ve yaklaşık 62 μm3 (316 μm x 15…

Discussion

Organel yapısını ve etkileşimlerini 3D olarak görselleştirmek için erişilebilir bir vEM tekniği bu protokolde açıklanmıştır. Hepatositlerde interorganel temaslarının morfolojisi burada bir vaka çalışması olarak sunulmuştur. Bununla birlikte, bu yaklaşım, periferik sinirlerde Schwann hücresi-endotel etkileşimleri 45, endotel hücrelerinde Weibel Palade Vücut biyogenezi46, böbrek hücrelerinde kargo sekresyonu47 ve hipokampal nöronlarda sinaps morf…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Joanna Hanley, Rebecca Fiadeiro ve Ania Straatman-Iwanowska’ya uzman teknik yardım için teşekkür ederiz. Ayrıca yararlı tartışmalar için Stefan laboratuvar üyelerine ve Ian J. White’a teşekkür ederiz. J.J.B., UCL’deki MRC Moleküler Hücre Biyolojisi MRC Laboratuvarı’na, ödül kodu MC_U12266B MRC finansmanı ile desteklenmektedir. C.J.S., UCL’deki Moleküler Hücre Biyolojisi Üniversite Birimi MRC Laboratuvarı’na MRC finansmanı ile desteklenmektedir, ödül kodu MC_UU_00012/6. P.G., Avrupa Araştırma Konseyi, hibe kodu ERC-2013-StG-337057 tarafından finanse edilmektedir.

Materials

0.22 µm syringe filter Sarstedt 83.1826.001
Aluminum trays Agar Scientific AGG3912
Amira v6 ThermoFisher https://www.thermofisher.com
Chloroform Fisher C/4960/PB08
DDSA/Dodecenyl Succinic Anhydride TAAB T027 Epon ingredient
Diamond knife DiaTOME ultra 45°
DMP-30/2,4,6-tri (Dimethylaminomethyl) phenol TAAB D032 Epon ingredient
Dumont Tweezers N5 Agar Scientific AGT5293
Fiji https://imagej.net/
Fiji TrakEM2 plugin https://imagej.net/
Formaldehyde 36% solution TAAB F003
Formvar coated slot grid Homemade Alternative: EMS diasum (FF2010-Cu)
Glass bottle with applicator rod Medisca 6258
Glass vials Fisher Scientific 15364769
Gluteraldehyde 25% solution TAAB G011
MNA/Methyl Nadic Anhydride TAAB M011 Epon ingredient
Osmium Tetroxide 2% solution TAAB O005
Potassium Ferricyanide Sigma-Aldrich P-8131
Propylene oxide Fisher Scientific E/0050/PB08
Reuseable adhesive Blue Tack
Reynolds Lead Citrate TAAB L037 Section stain
Sodium Cacodylate Sigma-Aldrich C-0250 to make 0.1 M Caco buffer
Super Glue RS Components 918-6872 Cyanoacrylate glue, Step 1.3
TAAB 812 Resin TAAB T023 Epon ingredient
Tannic acid TAAB T046
Triton X-100 Sigma-Aldrich T9284
Two part Epoxy Resin RS Components 132-605 Alternative: Step 2.13
Ultramicrotome Leica UC7
Vibrating microtome Leica 100 µm thick slices, 0.16 mm/s cutting at 1 mm amplitude .
Weldwood Original Contact cement DAP 107 Contact adhesive: Step 3.1.4
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Knoll, M., Ruska, E. Das elektronenmikroskop. Zeitschrift für Physik. 78 (5), 318-339 (1932).
  2. von Ardenne, M. Daselektronen-rastermikroskop. Zeitschrift für Physik. 109 (9), 553-572 (1938).
  3. Bang, B. H., Bang, F. B. Graphic reconstruction of the third dimension from serial electron microphotographs. Journal of Ultrastructure Research. 1 (2), 138-139 (1957).
  4. Birch-Andersen, A. Reconstruction of the nuclear sites of Salmonella typhimurium from electron micrographs of serial sections. Journal of General Microbiology. 13 (2), 327-329 (1955).
  5. Denk, W., Horstmann, H. Serial block-face scanning electron microscopy to reconstruct three-dimensional tissue nanostructure. PLoS Biology. 2 (11), 329 (2004).
  6. Peddie, C. J., Collinson, L. M. Exploring the third dimension: volume electron microscopy comes of age. Micron. 61, 9-19 (2014).
  7. Titze, B., Genoud, C. Volume scanning electron microscopy for imaging biological ultrastructure. Biology of the Cell. 108 (11), 307-323 (2016).
  8. Kornfeld, J., Denk, W. Progress and remaining challenges in high-throughput volume electron microscopy. Current Opinion in Neurobiology. 50, 261-267 (2018).
  9. Heymann, J. A., et al. Site-specific 3D imaging of cells and tissues with a dual beam microscope. Journal of Structural Biology. 155 (1), 63-73 (2006).
  10. Knott, G., Marchman, H., Wall, D., Lich, B. Serial section scanning electron microscopy of adult brain tissue using focused ion beam milling. Journal of Neuroscience. 28 (12), 2959-2964 (2008).
  11. Leighton, S. B. SEM images of block faces, cut by a miniature microtome within the SEM – a technical note. Scanning Electron Microscopy. , 73-76 (1981).
  12. Martone, M. E., Deerinck, T. J., Yamada, N., Bushong, E., Ellisman, M. H. Correlated 3D light and electron microscopy: use of high voltage electron microscopy and electron tomography for imaging large biological structures. Journal of Histotechnology. 23 (3), 261-270 (2000).
  13. Micheva, K. D., Smith, S. J. Array tomography: a new tool for imaging the molecular architecture and ultrastructure of neural circuits. Neuron. 55 (1), 25-36 (2007).
  14. Sjostrand, F. S. Ultrastructure of retinal rod synapses of the guinea pig eye as revealed by three-dimensional reconstructions from serial sections. Journal of Ultrastructure Research. 2 (1), 122-170 (1958).
  15. Ware, R. W. Three-dimensional reconstruction from serial sections. International Review of Cytology. 40, 325 (1975).
  16. Stevens, J. K., Davis, T. L., Friedman, N., Sterling, P. A systematic approach to reconstructing microcircuitry by electron microscopy of serial sections. Cognitive Brain Research. 2 (3), 265-293 (1980).
  17. Hoppe, W. Three-dimensional electron microscopy. Annual Review of Biophysics. 10, 563-592 (1981).
  18. Frank, J. . Electron tomography: methods for three-dimensional visualization of structures in the cell. , (2008).
  19. Baumeister, W. Electron tomography: towards visualizing the molecular organization of the cytoplasm. Current Opinion in Structural Biology. 12 (5), 679-684 (2002).
  20. Hoog, J. L., Schwartz, C., Noon, A. T., O’Toole, E. T. Organization of interphase microtubules in fission yeast analyzed by electron tomography. Developmental Cell. 12 (3), 349-361 (2007).
  21. Harris, K. M., Perry, E., Bourne, J., Feinberg, M., Ostroff, L., Hurlburt, J. Uniform serial sectioning for transmission electron microscopy. Journal of Neuroscience. 26 (47), 12101-12103 (2006).
  22. Jesior, J. C. Use of low-angle diamond knives leads to improved ultrastructural preservation of ultrathin sections. Scanning Microscopy Supplement. 3, 147-152 (1989).
  23. Studer, D., Gnaegi, H. Minimal compression of ultrathin sections with use of an oscillating diamond knife. Journal of Microscopy. 197, 94-100 (2000).
  24. Gay, H., Anderson, T. F. Serial sections for electron microscopy. Science. 120 (3130), 1071-1073 (1954).
  25. Bernhard, W., Rouiller, C. Close topographical relationship between mitochondria and ergastoplasm of liver cells in a definite phase of cellular activity. The Journal of Biophysical and Biochemical Cytology. 2, 73-78 (1956).
  26. Palade, G. E. An electron microscope study of the mitochondrial structure. The Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 1 (4), 188-211 (1953).
  27. Wu, H., Carvalho, P., Voeltz, G. K. Here, there, and everywhere: The importance of ER membrane contact sites. Science. 361 (6401), (2018).
  28. Vance, J. E. Inter-organelle membrane contact sites: implications for lipid metabolism. Biology Direct. 15 (1), 24 (2020).
  29. Stefan, C. J. Endoplasmic reticulum-plasma membrane contacts: Principals of phosphoinositide and calcium signaling. Current Opinion in Cell Biology. 63, 125-134 (2020).
  30. Zaman, M. F., Nenadic, A., Radojicic, A., Rosado, A., Beh, C. T. Sticking with it: ER-PM membrane contact sites as a coordinating nexus for regulating lipids and proteins at the cell cortex. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 675 (2020).
  31. van Vliet, A. R., Sassano, M. L., Agostinis, P. The unfolded protein response and membrane contact sites: tethering as a matter of life and death. Contatta. 1, 1-15 (2018).
  32. Cohen, S., Valm, A. M., Lippincott-Schwartz, J. Interacting organelles. Current Opinion in Cell Biology. 53, 84-91 (2018).
  33. Hariri, H., et al. Lipid droplet biogenesis is spatially coordinated at ER-vacuole contacts under nutritional stress. EMBO Reports. 19 (1), 57-72 (2018).
  34. Stefan, C. J., Trimble, W. S., Grinstein, S., Drin, G. Membrane dynamics and organelle biogenesis-lipid pipelines and vesicular carriers. BMC Biology. 15 (1), 102 (2017).
  35. Eisenberg-Bord, M., Shai, N., Schuldiner, M., Bohnert, M. A tether is a tether is a tether: tethering at membrane contact sites. Developmental Cell. 39 (4), 395-409 (2016).
  36. Scorrano, L., De Matteis, M. A., Emr, S., Giordano, F. Coming together to define membrane contact sites. Nature Communications. 10 (1), 1287 (2019).
  37. Lak, B., Li, S., Belevich, I., Sree, S. Specific subdomain localization of ER resident proteins and membrane contact sites resolved by electron microscopy. European Journal of Cell Biology. 100 (7), 151180 (2021).
  38. Collado, J., Kalemanov, M., Campelo, F., Bourgoint, C. Tricalbin-mediated contact sites control ER curvature to maintain plasma membrane integrity. Developmental Cell. 51 (4), 476-487 (2019).
  39. West, M., Zurek, N., Hoenger, A., Voeltz, G. K. A 3D analysis of yeast ER structure reveals how ER domains are organized by membrane curvature. Journal of Cell Biology. 193 (2), 333-346 (2011).
  40. Ilacqua, N., Anastasia, I., Raimondi, A., Lemieux, P. A three-organelle complex made by wrappER contacts with peroxisomes and mitochondria responds to liver lipid flux changes. Journal of Cell Science. 135 (5), 259091 (2022).
  41. Cardona, A., Saalfeld, S., Schindelin, J., Arganda-Carreras, I. TrakEM2 software for neural circuit reconstruction. PLoS One. 7 (6), 38011 (2012).
  42. Stalling, D., Westerhoff, M., Hege, H. -. C. Amira: A highly interactive system for visual data analysis. The Visualization Handbook. 38, 749-767 (2005).
  43. Hsieh, T. S., Chen, Y. J., Chang, C. L., Lee, W. R., Liou, J. Cortical actin contributes to spatial organization of ER-PM junctions. Molecular Biology of the Cell. 28 (23), 3171-3180 (2017).
  44. Anastasia, I., Ilacqua, N., Raimondi, A., Lemieux, P. Mitochondria-rough-ER contacts in the liver regulate systemic lipid homeostasis. Cell Reports. 34 (11), 108873 (2021).
  45. Cattin, A. L., Burden, J. J., Van Emmenis, L., Mackenzie, F. E. Macrophage-Induced Blood Vessels Guide Schwann Cell-Mediated Regeneration of Peripheral Nerves. Cell. 162 (5), 1127-1139 (2015).
  46. Lopes-da-Silva, M., et al. A GBF1-dependent mechanism for environmentally responsive regulation of ER-Golgi transport. Developmental Cell. 49 (5), 786-801 (2019).
  47. Banushi, B., Forneris, F., Straatman-Iwanowska, A., Strange, A. Regulation of post-Golgi LH3 trafficking is essential for collagen homeostasis. Nature Communications. 7, 12111 (2016).
  48. Rey, S. A., et al. Ultrastructural and functional fate of recycled vesicles in hippocampal synapses. Nature Communications. 6, 8043 (2015).
  49. Belicova, L., Repnik, U., Delpierre, J., Gralinska, E. Anisotropic expansion of hepatocyte lumina enforced by apical bulkheads. Journal of Cell Biology. 220 (10), 202303003 (2021).
  50. Kizilyaprak, C., Daraspe, J., Humbel, B. M. Focused ion beam scanning electron microscopy in biology. Journal of Microscopy. 254 (3), 109-114 (2014).
  51. Xu, C. S., Hayworth, K. J., Lu, Z., Grob, P. Enhanced FIB-SEM systems for large-volume 3D imaging. Elife. 6, 1-36 (2017).
  52. Parlakgül, G., Arruda, A. P., Cagampan, E., Pang, S. High resolution 3D imaging of liver reveals a central role for subcellular architectural organization in metabolism. bioRxiv. , (2020).
  53. Guerin, C. J., Kremer, A., Borghgraef, P., Lippens, S. Targeted studies using serial block face and focused ion beam scan electron microscopy. The Journal of Visualized Experiments: JoVE. (150), e59480 (2019).
  54. Kremer, A., et al. A workflow for 3D-CLEM investigating liver tissue. Journal of Microscopy. 281 (3), 231-242 (2021).
  55. Hayat, M. . Principles and techniques of electron microscopy: biological applications. , (2000).
  56. Wisse, E., Braet, F., Duimel, H., Vreuls, C. Fixation methods for electron microscopy of human and other liver. World Journal of Gastroenterology. 16 (23), 2851-2866 (2010).
  57. Hanley, J., Dhar, D. K., Mazzacuva, F., Fiadeiro, R. Vps33b is crucial for structural and functional hepatocyte polarity. Journal of Hepatology. 66 (5), 1001-1011 (2017).
  58. Deerinck, T. J., Bushong, E. A., Thor, A., Ellisman, M. H. NCMIR methods for 3D EM: a new protocol for preparation of biological specimens for serial block face scanning electron microscopy. Microscopy. 1, 6-8 (2010).
  59. Miranda, K., Girard-Dias, W., Attias, M., de Souza, W., Ramos, I. Three dimensional reconstruction by electron microscopy in the life sciences: An introduction for cell and tissue biologists. Molecular Reproduction and Development. 82 (7-8), 530-547 (2015).
  60. Yamaguchi, M., Chibana, H. A method for obtaining serial ultrathin sections of microorganisms in transmission electron microscopy. The Journal of Visualized Experiments: JoVE. (131), e56235 (2018).
  61. Hall, D. H., Hartwieg, E., Nguyen, K. C. Modern electron microscopy methods for C. elegans. Methods in Cell Biology. 107, 93-149 (2012).
  62. Hagler, H. K. Ultramicrotomy for biological electron microscopy. Methods in Molecular Biology. 369, 67-96 (2007).
  63. Arganda-Carreras, I., Beichel, R. R., Sonka, M. Consistent and elastic registration of histological sections using vector-spline regularization. Computer vision approaches to medical image analysis, CVAMIA 2006, Lecture Notes in Computer Science. 4241, 85-95 (2006).
  64. Belevich, I., Joensuu, M., Kumar, D., Vihinen, H., Jokitalo, E. Microscopy image browser: a platform for segmentation and analysis of multidimensional datasets. PLoS Biology. 14 (1), 1002340 (2016).
  65. Fiala, J. C. Reconstruct: a free editor for serial section microscopy. Journal of Microscopy. 218, 52-61 (2005).
  66. Kremer, J. R., Mastronarde, D. N., McIntosh, J. R. Computer visualization of three-dimensional image data using IMOD). Journal of Structural Biology. 116 (1), 71-76 (1996).
  67. Iudin, A., Korir, P. K., Salavert-Torres, J., Kleywegt, G. J., Patwardhan, A. EMPIAR: a public archive for raw electron microscopy image data. Nature Methods. 13 (5), 387-388 (2016).
  68. Xu, C. S., Pang, S., Shtengel, G., Muller, A. An open-access volume electron microscopy atlas of whole cells and tissues. Nature. 599 (7883), 147-151 (2021).
  69. Karabag, C., et al. Semantic segmentation of HeLa cells: An objective comparison between one traditional algorithm and four deep-learning architectures. PLoS One. 15 (10), 0230605 (2020).
  70. Heinrich, L., Bennett, D., Ackerman, D., Park, W. Whole-cell organelle segmentation in volume electron microscopy. Nature. 599 (7883), 141-146 (2021).
  71. Kim, J. S., Greene, M. J., Zlateski, A., Lee, K. Space-time wiring specificity supports direction selectivity in the retina. Nature. 509 (7500), 331-336 (2014).
  72. Spiers, H., Songhurst, H., Nightingale, L., de Folter, J. Deep learning for automatic segmentation of the nuclear envelope in electron microscopy data, trained with volunteer segmentations. Traffic. 22 (7), 240-253 (2021).
  73. Hasan, N. M., Gupta, A., Polishchuk, E., Yu, C. H. Molecular events initiating exit of a copper-transporting ATPase ATP7B from the trans-Golgi network. The Journal of Biological Chemistry. 287 (43), 36041-36050 (2012).
  74. Stoeck, I. K., Lee, J. Y., Tabata, K., Romero-Brey, I. Hepatitis C virus replication depends on endosomal cholesterol homeostasis. The Journal of Virology. 92 (1), 01196 (2018).
  75. Ma, X., Qian, H., Chen, A., Ni, H. M., Ding, W. X. Perspectives on mitochondria-ER and mitochondria-lipid droplet contact in hepatocytes and hepatic lipid metabolism. Cells. 10 (9), 2273 (2021).

Tags

3D ReconstructionInterorganelle Contact SitesHepatocytesSerial Section Electron MicroscopyOrganelle MorphologyCellular TraffickingUltra-thin SectioningMicrotomeDiamond KnifeCutting WindowRibbon SectioningSlot Grid

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
Chun Chung, G. H., Gissen, P., Stefan, C. J., Burden, J. J. Three-dimensional Characterization of Interorganelle Contact Sites in Hepatocytes using Serial Section Electron Microscopy. J. Vis. Exp. (184), e63496, doi:10.3791/63496 (2022).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image