IVEM TOMOGRAPHY OF CUBIC MEMBRANES IN CHAOS CAROLINSIS MITOCHONDRIA

混沌卡罗林线粒体立方膜的 IVEM 断层扫描

• 批准号: 6119678
• 负责人: YURU DENG
• 金额: $ 0.57万
• 依托单位: WADSWORTH CENTER
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 1999-01-01 至 1999-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/6119678
• 关键词: bioimaging /biomedical imaging; biomedical resource; microorganism; microscopy

(Supported by NSF DMB 8916315 to C.A. Mannella) Cubic membranes are symmetric, periodic structures that occur in a wide variety of living systems. There are several varieties of crystal structure proposed for the observed membrane arrays in different biological systems. In previous work (Deng, et al. Protozoology, in press), a template matching method was developed to indirectly identify the crystal type, using electron microscopy of amoeba mitochondria. In this work, we determined the crystal type from IVEM tomographic reconstructions, in comparison to a computer-generated model volume of a perfect crystal of the appropriate type. This validated the template-matching method. We made reconstructions of mitochondria representing examples of two different crystal types, the double-diamond and the gyroid. Extensive use of computer visualization and modeling methods enabled us to not only determine the crystal type but also to understand how the cubic membranes are integrated into the architecture of the mitochondrion, giving insights into their function. In the two examples, the spaces in the cubic area were shown to be intracristal space, which was connected to the space between the inner and outer mitochondrial membranes by tubular connecting regions, as seen in the other types of mitochondria we have studied (see CS subproject "Electron tomography of mitochondria: membrane interactions"). The matrix material was narrowly confined between the membranes in the cubic phase, thus reversing the usual situation in which most of the volume inside the mitochondria is matrix material. Dr. Deng completed her Ph.D. in Buffalo, then came to Albany as a postdoc in Dr. Mannella's lab, where she continued her structural studies. Her next priority will be functional studies on the cubic membranes. The work was formally presented at two meetings and also shown in connection with general talks on mitochondrial structure by Dr. Mannella, at several venues. A manuscript is ready for submission. Deng, Y., Mieczkowski, M., Marko, M., Buttle, K., Rath, B.K., Mannella, C.A. (1998) 3-D structure of periodic cubic-phase inner membranes in mitochondria of the amoebae Chaos carolinensis. Microscopy and Microanalysis vol 4, suppl. 2 (Proc. Microscopy and Microanalysis '98) Ed. G. Bailey, et al., Springer , New York, pp. 432-33. Deng, Y., Marko, M., Buttle, K., Leith, A., Mannella, C.A. (1998) Mitochondria in Chaos. Albany Conference on Frontiers of Mitochondrial Research. Deng, Y., Marko, M., Buttle, K., Mannella, C.A. (1998) Cubic mitochondrial membranes of the amoebae Chaos carolinsis studied by electron tomographic reconstruction. J. Structural Biol. (in preparation).

（由 C.A. Mannella 的 NSF DMB 8916315 支持）立方膜 是对称的周期性结构，出现在各种各样的 生命系统。 晶体结构有多种 提出了在不同生物中观察到的膜阵列 系统。 在之前的工作中（Deng 等人，Protozoology，待出版）， 开发了模板匹配方法来间接识别 晶体类型，使用电子显微镜观察阿米巴线粒体。 在 在这项工作中，我们通过 IVEM 断层扫描确定了晶体类型 重建，与计算机生成的模型体积相比 适当类型的完美晶体。 这验证了 模板匹配法。 我们重建了线粒体 代表两种不同晶体类型的例子， 双菱形和陀螺仪。 大量使用电脑 可视化和建模方法使我们不仅能够确定 晶体类型，还可以了解立方膜的结构 整合到线粒体的结构中，提供见解 进入他们的功能。 在这两个例子中，立方体中的空间 该区域显示为晶体内空间，该空间与 线粒体内膜和外膜之间通过管状结构形成空间 连接区域，如我们在其他类型的线粒体中所见 研究（参见CS子项目“线粒体电子断层扫描： 膜相互作用”）。基质材料被狭窄地限制 在立方相的膜之间，从而扭转了通常的情况 线粒体内的大部分体积是的情况 基质材料。 邓博士完成博士学位。在布法罗，然后来了 前往奥尔巴尼，在 Mannella 博士的实验室担任博士后，在那里她继续她的研究 结构研究。 她的下一个优先事项将是功能研究 立方膜。 该工作在两次会议上正式提出 也与有关线粒体的一般性谈话有关 由 Mannella 博士在多个场所进行的结构设计。 手稿已经准备好了 供提交。 邓，Y.，米茨科夫斯基，M.，马科，M.，巴特尔，K.， 拉斯 (B.K.)、曼内拉 (C.A.) (1998) 周期的 3-D 结构 变形虫混沌线粒体中的立方相内膜 卡罗莱纳州。 显微镜和微量分析第 4 卷，增刊。 2（过程。 显微镜和微量分析'98）编辑。 G. Bailey 等人，施普林格， 纽约，第 432-33 页。 邓，Y.，马科，M.，巴特尔，K.，利斯，A.， 曼内拉，C.A. (1998) 混沌中的线粒体。 奥尔巴尼会议 线粒体研究的前沿。 邓，Y.，马科，M.，巴特尔，K.， 曼内拉，C.A. (1998) 变形虫的立方线粒体膜 通过电子断层扫描重建研究混沌卡罗林斯。 J。 结构生物学。 （准备中）。