Cell：2019年生物物理學美圖欣賞，領略科學之美

5月25-29日，正值一年一度的美國生物物理學會年會舉行之時。每年年會都會邀請生物物理學家在科學圖像競賽中分享他們的工作成果。近日，《Cell》雜誌分享了2019年的入圍的11幅生物物理學美圖，讓我們一起來領略科學之美。

Chaos and Order, Ice and Fire

標題：混亂與秩序，冰與火

作者：Ziliang Zhao

機構：德國馬克斯-普朗克膠體與界面研究所

通過共聚焦顯微鏡(假色)可視化捕獲在微流體裝置中的脂質囊泡和擠壓膜納米管。小宇宙中熾熱的混沌(微流控晶元)由下面平行空間中的冰晶管反像。

Allosteric Communications in CRISPR-Cas9 Revealed by Correlation Network Analysis

標題：通過相關網路分析揭示CRISPR-Cas9中的變構通信

作者：Clarisse Gravina Ricci

機構：美國加州大學聖地亞哥分校藥理學系

CRISPR-Cas9是一種基因組編輯機制，正在徹底改變生命科學領域及其他領域。 分子動力學模擬發現了一種變構機制，並揭示了導致CRISPR-Cas9活化的通信網路，為基因組編輯技術的合理設計提供了新思路。 該圖像是通過用視覺分子動力學（VMD）從分子動力學軌跡呈現構象而產生的，利用了Photoshop添加了背景和燈光效果。

Nuclear Lamina of a Human Cell

標題：人類細胞的核纖層

作者：Xiaoyu Shi and Bo Huang

機構：美國加州大學舊金山分校藥物化學系

HeLa細胞的Lamin A網路(青色)和核孔(橙色)在空間上表現出反定位關係。這張照片是用擴增顯微鏡拍攝的。HeLa細胞過表達的Lamin A與SNAP-tag融合，採用抗nup153對核孔進行免疫染色。

Microtubule Fireworks

標題：微管的煙花

作者：Akanksha Thawani

機構：美國加州大學舊金山分校藥物化學系

非洲爪蟾卵提取物中有核的分枝微管。通過標記爪蟾卵提取物中的微管(紅色、熒光小管蛋白)及其正端(黃色、熒光端結合蛋白1)，觀察扇形微管結構。風扇結構重複8次，形成對稱的煙花圖像。

"The Scream" of the Heart

標題：內心的「尖叫」

作者：Natalie Weber

機構：德國漢諾威醫學院分子與細胞生理學系

這種免疫熒游標記的心肌細胞來自不同的來源(大鼠、人類和人類幹細胞來源)，反映了我們研究的美麗和複雜性，其模仿了愛德華?蒙克(Edvard Munch)的畫作《吶喊》(the Scream)。精確排列的肌蛋白說明了它們在心肌細胞收縮和肌病中肌節突變的有害功能後果中的重要作用。這張圖片在生物物理學會2019年科學藝術圖像大賽中獲得第二名。

A Hole in the Wall

標題：牆上的洞

作者：Kenny Ling, Yajnesh Vedanaparti, Maria A. Aronova, Guofeng Zhang, Irina D. Pokrovskaya, Brian Storrie, and Richard D. Leapman

機構：美國國立生物醫學成像與生物工程研究所

利用系列塊面掃描電鏡技術觀察到來自小鼠的血凝塊的完整3D渲染。這種血栓顯示跨越穿刺的頸靜脈（粉紅色）的紅細胞（紅色）周圍的血小板聚集情況（紫色）。

Dynamic Cellular Forces

標題：動態細胞力量

作者：Myung Hyun Jo

機構：美國約翰霍普金斯大學

該圖像描述了整合素介導的細胞黏附過程中細胞力的動態變化。基於DNA的張力感測器，實時顯示了12個pN(左)和54個pN(右)分子力同時通過整合素受體傳遞。圖像在TIRF圖像的彩色時間疊加中重建(藍色到紅色對應1小時)。這張圖片在生物物理學會2019年科學藝術圖片大賽中獲得了第三名。

Segmentation of Highly Convoluted Mitochondrial Inner Membranes from Electron Microscopic Tomograms

標題：高度捲曲的線粒體內膜的電子顯微鏡斷層圖分割

作者：Raquel A. Adams, Zhen Liu, Carmen A. Mannella, Chongere Hsieh, W. Jonathan Lederer, and M. Saleet Jafri

機構：美國喬治梅森大學克勞斯諾高級研究所和系統生物學學院

電鏡掃描重建小鼠心肌線粒體。利用MATLAB和顯微圖像瀏覽器實現的過濾和分割演算法，通過一種新的自動化程序實現了膜表面的可視化。單個顏色表示相互連接的嵴行，這對於三維計算模擬非常有用。

Fibrosis in the Failing Heart

標題：衰竭之心的纖維化

作者：Matthew A Caporizzo and Benjamin L Prosser

機構：美國賓夕法尼亞大學

衰竭的人心肌細胞外基質的雙色熒光圖像。 使用Zeiss 40x plan-apochromat 1.4 NA油浸物鏡以及帶有Airyscan模塊的Zeiss 880 LSM顯微鏡捕獲。

Embrace the Fibril

標題：擁抱原纖維

作者：Giuseppe Licari and John Smith

機構：美國伊利諾伊大學香檳分校貝克曼研究所理論與計算生物物理學組

多價聚合物 - 肽綴合物（mPPC，青色中的聚合物主鏈和多色中的活性肽）圍繞周期性β-澱粉樣蛋白原纖維的分子模型。 mPPC抑制β-澱粉樣蛋白原纖維的形成，其在阿爾茨海默病的發展中起基礎作用。背景中的透射電子顯微鏡圖像說明了體外原纖維聚集。

Inside the Photosynthetic Bacteria

標題：光合細菌內部

作者：Angela M. Barragan

機構：美國伊利諾斯大學香檳分校物理系

光合細菌(紫色)的內部含有數百個稱為色素細胞的光合細胞器。這張沉浸式的圖像是在VMD中創建的，通過將模擬的球形色素團放入一個紫色細菌的電子顯微鏡斷層圖中，捕捉到蛋白質的機械結構，這些蛋白質通過吸收陽光來產生ATP。這張圖片在生物物理學會2019年科學藝術圖片大賽中獲得了第一名。

End

參考資料：

[1] Beauty in Biophysics 2019

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