Controlled bacterial lysis for electron tomography of native cell membranes.
Controlled bacterial lysis for electron tomography of native cell membranes.
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DOI：
10.1016/j.str.2014.09.017
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发表时间：
2014-12-02
期刊：
影响因子：
5.7
通讯作者：
Zhang, Peijun
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fu, Xiaofeng;Himes, Benjamin A.;Ke, Danxia;Rice, William J.;Ning, Jiying;Zhang, Peijun
冷冻电子断层扫描（Cryo-electron tomography，cryoET）已成为一种以分子分辨率直接显示天然生物样品三维结构的有力工具，但其应用仅限于薄样品（<300 nm）。最近，玻璃体切片和冷冻FIB研磨技术的发展，以物理上减少标本的厚度，然而，冷冻ET分析天然细胞膜内的膜蛋白复合物仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们使用噬菌体φX174裂解基因E来快速产生用于高分辨率cryoET的天然、完整的细菌细胞膜。我们使用FIB/SEM和cryoEM表征了E基因诱导的细胞裂解，并显示细菌细胞质通过斑点损伤而大量耗尽，产生具有完整细胞膜的鬼影。我们进一步证明了使用细菌趋化性受体信号传导复合物阵列的E基因诱导的裂解用于cryoET的效用。所描述的方法应该有一个广泛的应用天然的，完整的细胞膜和膜蛋白复合物的结构和功能研究。
Cryo-electron tomography (cryoET) has become a powerful tool for direct visualization of 3D structures of native biological specimens at molecular resolution, but its application is limited to thin specimens (<300 nm). Recently, vitreous sectioning and cryo-FIB milling technologies were developed to physically reduce the specimen thickness; however, cryoET analysis of membrane protein complexes within native cell membranes remains a great challenge. Here, we use phage φX174 lysis gene E to rapidly produce native, intact, bacterial cell membranes for high resolution cryoET. We characterized E gene-induced cell lysis using FIB/SEM and cryoEM and show that the bacteria cytoplasm was largely depleted through spot lesion, producing ghosts with the cell membranes intact. We further demonstrate the utility of E-gene-induced lysis for cryoET using the bacterial chemotaxis receptor signaling complex array. The described method should have a broad application for structural and functional studies of native, intact cell membranes and membrane protein complexes.
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