用户成就丨Multi-SIM助力中国科学院张宏课题组揭示内质网表面钙瞬变是决定自噬体在内质网上形成的关键信号

近日，中国科学院张宏课题组借助纳析科技的多模态结构光超分辨智能显微镜(Multi-SIM)发现：在自噬诱导条件下，内质网表面的钙瞬变是决定自噬体在内质网上形成的关键信号。内质网表面的钙瞬变引起FIP200复合物液-液相分离，形成的FIP200凝聚体与内质网膜蛋白结合，定位于内质网并成为自噬体起始位点。该工作在《Cell》杂志在线发表了题为《Calcium transients on the ER surface trigger liquid-liquid phase separation of FIP200 to specify autophagosome initiation sites》的研究论文。

利用Multi-SIM的高时空分辨钙离子动态成像，研究者首先观察到细胞在饥饿或Torin1处理等自噬诱导条件下，内质网表面会发生钙瞬变/钙振荡，且这些钙信号能被BAPTA-AM阻断，如图1所示。进一步借助Multi-SIM的精准空间定位能力与高速成像特点，研究者发现内质网表面发生的钙瞬变/钙振荡触发FIP200复合物发生液-液相分离，形成具有高度动态且易于融合的液滴状FIP200凝聚体，如图2所示。

图1.Multi-SIM分析细胞饥饿等条件下钙离子浓度瞬变/振荡3D曲面图

（注：图片转载自 Zheng Q.，et al., Cell, 185, 1-17, 2022.）

图2.(A)内质网外膜钙瞬变触发FIP200复合物发生液-液相分离

（注：图片转载自 Zheng Q.，et al., Cell 185, 1–17, 2022）

图2.(B)内质网表面的FIP200凝聚体发生融合

（注：图片转载自 Zheng Q.，et al., Cell 185, 1–17, 2022）

 多模态结构照明显微镜(Multi-SIM)分析使我们能够检测GCaMP6f-CYB5荧光信号中局部的变化

(A) Time-series imaging of starved cells showing formation of mCherry-FIP200 puncta (arrows) near or on the ER in response to the starvation-induced ER Ca2+ transient (area highlighted by the white line). Normalized GCaMP6f-CYB5 trace is shown in the upper right corner.

Multi-SIM提供超分辨活细胞显微成像实验中最大的成像视野、最快的成像速度，以及多通道同时成像能力，是一款通用高通量超分辨显微镜系统，为本工作提供了精细且长时程活细胞成像观测，有力支撑了文章结论。

Multi-SIM的介绍

Multi-SIM V3可对细胞膜、细胞质、全细胞，以及组织切片等样品内的生物过程进行高速超分辨成像，连续追踪活体样本中的多种分子事件，提供时空动态信息，真正做到快速、高清、无损。 Multi-SIM实现了将国际领先的超分辨成像实验室指标完美工程化为高稳定、可靠、易操作的商业产品，提供业内领先的高速、长时程、超分辨活细胞成像全流程解决方案，具备多种独家研制的SIM超分辨成像模态，以及智能图像重建和处理算法。

Multi-SIM系统可为基础生物医学研究、临床病理，以及药物精准筛选提供性能优异、通用性好的5-D(X-Y-Z-Time-Color)超分辨成像解决方案，可广泛应用于细胞生物学、神经生物学、染色质生物学等相关领域，进一步在生殖发育、肿瘤发生机制方面进行开拓性的研究。可对活细胞内多种超精细亚细胞结构如线粒体、内质网、高尔基体等以及受体、蛋白方面的观察发挥巨大的作用，还可以广泛的使用在3D细胞结构研究、例如宿主细胞天然免疫通路如何应答和抵御病毒等入侵，细胞分裂时各种细胞器等物质如何实现在两个子代细胞中的合理分配等三维高速超分辨成像的生物学研究。