什么是随机光学重建显微镜STORM？
👆它有什么应用？👆
“ 细菌通过将新物质组装成其表面膜以控制其生长和分裂。在活细菌细胞中使用超分辨率显微镜和原位交联，以可视化BAM复合物之间的亲密接触，这表明细菌使用高度组织化的区域来驱动膜蛋白组装。 ”
01研究介绍
β-barrel assembly machinery complex（BAM复合物）对于细菌细胞表面蛋白的定位至关重要，但其作用机制尚不清楚。作者开发了一种直接的随机光学重建显微镜(dSTORM)方法来在原位查看BAM复合体。单细胞分析表明，包含多个BAM复合物的离散膜区分布在大肠杆菌表面，最近邻距离为~200nm。辅助脂蛋白亚基BamB对这种空间分布至关重要，原位交联表明，BamB与该区域内邻近BAM复合物中的BamA和BamB有密切接触。当外膜蛋白合成最大时，BAM复合物区域膨胀，这直观地证明了该区域在蛋白质组装中是活跃的。这种对BAM复合物的纳米级原位询问提出了一个模型，即细菌外膜包含高度有组织的组装区域来驱动整合的蛋白质组装。
02研究结果（节选）
1、BAM复合体
在革兰氏阴性菌中，外膜是细菌的外表面。β-barrel蛋白构成了该外膜质量的主要部分，其作用范围从简单营养物质的被动扩散到一系列特异性性状。这些蛋白质的组装取决于构成β-barrel组装机制(BAM)的一系列因素，其主要和必要的组成部分是核心BAM复合物。BAM配合物的催化功能依赖于一个必要的亚基，BamA。但BAM复合物将β-barrel蛋白组装成细菌外膜的确切机制仍有待阐明。BAM复合物的结构可以从单个组分的晶体结构来理解：BamA、BamB、BamC、BamD以及BamE，五种亚基共同构建成BAM复合体，其中BamB是WD40蛋白，BamC是Helix-grip蛋白，BamD是四肽重复蛋白。
图1.BAM复合物的拓扑结构
目前的理解是，每个BamA分子与其他BAM亚基中的一个分子相互作用，BamC暴露在外膜的外表面，BamB、BamD和BamE暴露在基质中。
图2.重建3个大肠杆菌细胞BamA的dSTORM成像
（左上）dSTORM重建的超分辨率图像显示感兴趣的区域(ROI)，（中上)为对应区域生成的热图，(右上)边缘效应过滤二进制掩模，显示用于区域分析的阈值。
图3.测量显示大肠杆菌细胞中BamA平均（左)区域密度和(右）直径
2、BamB是BAM配合物相互作用的关键
从结构上讲，BamB是一种WD40蛋白，和WD40 β-螺旋桨结构可以将单元复合物结合成超级复合物，例如在分泌囊泡周围的共原子层和核孔复合体的膜附着晶格。在这些原型阵列中，WD40蛋白亚基同时进行异型和同型的相互作用，以稳定更大的结构。因此，作者试图解决WD40蛋白BamB的功能是将BAM复合物组织成细菌外膜区域的假设。
图4.BamB结构
图5.BamAB的结构
表示插入BamB的BPA残基的位置（用紫色球体表示）BamB的正统面和非正统面的链间环分别用红色和绿色表示。
图6.野生型大肠杆菌和△BamB突变体的dSTORM成像
这些DbamB突变体的dSTORM成像显示，在没有BamB的情况下，BAM复合物的区域定位缺失。在△BamB突变体中，区域密度和BAM复合物的比例均有显著差异。BAM复合物的平均区域面积从7801±221nm2（野生型）减少到4232±353nm2（△BamB)，在没有BamB的情况下，只有26%的BAM复合物在这些较小的残余定位中被发现。
03研究总结
以上，作者使用超分辨率成像结合完整的大肠杆菌原位交联展示BAM复合物的组织区域结构，dSTORM技术应用于大肠杆菌的拍摄，能够精确地识别其表面BAM复合体的结构并限定它们的尺寸，形态以及大小。通过揭示以前没有被精细可视化的新特征，进一步了细菌表面蛋白的装配机制。为当前各项相关研究提供了新的思路与见解。
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参考文献
References
1. Gunasinghe, Sachith D., et al. "The WD40 protein BamB mediates coupling of BAM complexes into assembly precincts in the bacterial outer membrane." Cell reports 23.9 (2018): 2782-2794.
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