超分辨率成像研究原发神经元中蛋白质和突触标记的共同定位

自从1897年福斯特和谢林顿在1897年第一次描述突触以来，对突触的理解^{和看法发生了巨大的变化}。从那时起，我们对神经元交流的知识及其背后的分子过程呈指数级^增长。很明显，突触可以被认为是一个双隔间系统：一个包含用于释放神经递质的囊泡的突触前隔间，以及一个具有受体³的突触后隔间。在过去的二十年里，这种简单化的观点已经演变成一个复杂的蛋白质网络，这些蛋白质是将发射机结合成信号^{4所需的蛋白质。}

理解的收获部分是由于超分辨率技术，克服了传统光显微镜的衍射极限，以适应突触的尺寸更好^{5，6，7，8，9，10。6,7,8,9,105}由于衍射限制，光学显微镜不能达到分辨率超过200纳米横向^{11，12。11,}为了绕过这个限制，建立了超分辨率技术，使用不同的方法，并达到不同的子衍射极限分辨率：SIM，STED（刺激发射耗竭显微镜），PALM（照片激活定位显微镜）和风暴（随机光学重建显微镜^）13，,14。SIM通过将衍射光栅插入激励光束路径^15，使基于激光的广场显微镜系统的空间分辨率翻倍。可移动光栅可衍射激光束，形成已知的照明模式，通常是条纹。这种有目的的结构光模式叠加到荧光染料（样品）的未知空间分布上。由两种模式形成的干扰边缘编码，否则无法区分的精细细节与正常的宽场显微镜。最终的超解析图像是通过结合和解码与数学方法相同的样本的多个原始图像通过衍射光栅的平移和旋转获得的。超分辨率图像的分辨率达到100纳米的横向和500纳米的轴向2D-SIM¹⁵或100nm在横向和250纳米的轴向为3D-SIM16。¹⁶

由于许多神经系统疾病，突触功能障碍在发病和进展^17，18中起着主要作用，对突触的新^{理解更为重要}。阿尔茨海默病、唐氏综合症、帕金森病、普里昂病、癫痫、自闭症谱系障碍和易碎X综合征等都与突触组成、形态和功能^{19、20、21、22,20,21,的异常有关}。

最近，我们使用一组SUMO特异性抗体，使用SIM显示SUMO蛋白质的原生海马神经元与突触前和后突触标记突触物理和PSD95在超分辨率水平²³的共同定位。这使我们能够确认SSUMO在神经元中的定位的生化和共体显微镜证据。

在这里，我们描述了一个协议，研究蛋白质在小鼠海马原神经元的定位。同时，此协议可适应不同类型的原发神经元培养。