企业风采 | 超视计科技:MI-SIM 助力揭示 TNFR1 通路动态结构,破解炎症信号调控之谜
本文转载自“超视计科技”微信公众号
编者按
近日,中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心袁钧瑛团队和周界文团队,借助京津冀国家技术创新中心、广州颠覆性技术创新中心和同新基金联合培育的高科技企业超视计生物科技有限公司(简称“超视计科技”)研发的智能结构光超分辨显微镜解析了 TNFR1 复合物 I 信号体的冷冻电镜结构,并在 Nature 期刊上发表学术文章。该成果为炎症和神经退行性疾病的药物开发提供了全新靶点,也再次印证了国产超分辨技术在顶尖生命科学研究中的核心价值。
肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor, TNF)是关键促炎细胞因子,与多种人类疾病密切相关,其相关抗 TNF 疗法在炎症性疾病治疗中成效显著。TNFR1 作为其主要受体,在髓系细胞中高表达,是炎症反应的主要介导者。TNFR1 与 TNF 结合后可迅速形成胞内复合物 I,其核心支架由 TNFR1 胞内死亡结构域(Death Domain, DD)与 TRADD、RIPK1 的 DD 相互作用形成。TRADD 招募泛素连接酶等物质,进而引发 RIPK1 泛素化,激活 NF-κB 信号传导。TNFR1 复合物 I 是调控细胞生死的关键信号枢纽,其功能异常与多种炎症和神经退行性疾病密切相关。但其核心结构、动态形成和拆卸机制及动态可逆性原理仍不明确,且因 DD 易发生聚集,导致相关结构研究多依赖突变体或特殊条件开展。

2026年4月1日,中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心袁钧瑛团队和周界文团队在 Nature 期刊上发表了题为"Electric dipole moment drives the dynamics of the TNFR1 complex I signalosome"的文章。该研究借助 MI-SIM 超分辨丰富成像模式解析了 TNFR1 复合物 I 信号体的冷冻电镜结构,发现其核心为由 31 个死亡结构域(DD)组成的五聚体纤维,其中 TRADD-DD 单层结构夹在 TNFR1-DD 与 RIPK1-DD 多层结构之间。结构分析显示,RIPK1-DD 寡聚化会产生与 TNFR1-DD、TRADD-DD 方向相反的强电偶极矩(Electric Dipole Moment, EDM)。研究团队通过结构引导的突变实验,证实 EDM 在不影响 DD 寡聚化的前提下,可驱动复合物 I 的快速组装与拆卸及动态可逆性,进而揭示了蛋白质 EDM 介导的长程相互作用在调控 NF-κB 信号传导中的关键作用。该成果为炎症和神经退行性疾病的药物开发提供了全新靶点,也再次印证了国产超分辨技术在顶尖生命科学研究中的核心价值。

图 1 在 TNFR1-KO HeLa 细胞中表达 mNeonGreen 或 Halo 标签的 TNFR1 变体,经 TNF 刺激后,通过 MI-SIM 的 TIRF 超分辨高速模式观察 TNFR1 在细胞膜上的动态聚类情况,发现 TNFR1-DD 的同源螺旋组装对受体聚类至关重要,互补突变可恢复聚类缺陷。

图 2 在 RIPK1-KO HeLa 细胞中表达 mNeonGreen 标记的 RIPK1 变体,通过 MI-SIM 的 TIRF 超分辨高速模式实时追踪 TNF 刺激后膜相关 RIPK1 puncta 的寿命。观察结果显示,降低 RIPK1-DD 电偶极矩(如 3R 突变)显著延长复合物 I 寿命,增强 RIPK1-DD 电偶极矩(如 2D 突变)则缩短寿命,直接证明电偶极矩调控复合物 I 的解离动力学。
除了本研究外,MI-SIM*(智能结构光超分辨显微镜)还能实现对其他各类细胞器和人工化学物质的超分辨级别拍摄,且无需特殊标记,即可实现 60 nm 分辨率的多通道超分辨成像。此外,还能在超分辨尺度以极高的时空分辨率观察线粒体等细胞器的各种动态过程。同时 MI-SIM 可兼容实现不同倍数、不同介质的超分辨动态捕捉。结合集成有多种高保真图像增强、AI识别、分割和去噪功能的 FINER 软件(通用型荧光图像分析软件),为活细胞及各类材料样本提供了一套完整的荧光超分辨成像解决方案。
* MI-SIM 为 HIS-SIM 产品升级版本的命名,MI 代表 Machine Intelligent。

再来欣赏 MI-SIM 在线粒体等样本上实现超分辨成像的其他典型案例:

2D SIM 超分辨成像探究线粒体形态变化
样本来源:山东大学王康男课题-滕臻 样本类型:活细胞-COS7,脂滴(绿)、线粒体(红)

2D SIM 超分辨成像探究胞内不同细胞器空间分布
样本来源:山东大学王康男课题组-张满样本类型:活细胞-COS7,线粒体内膜(绿)、脂滴(白)、过氧化物酶体(紫)
此外超视计科技还可提供超分辨成像测试服务和生物实验定制设计服务,各位老师可以联络我们前往多地超分辨成像体验中心,享受超高清数据的视觉震撼!
欢迎有超分辨智能成像需求的老师、同学们与我们沟通联络,一起探讨实验设计,用超分辨影像工具助力您的研究进展!
文献链接:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10304-1
关于超视计科技
超视计生物科技有限公司是专注于活细胞超分辨成像技术研发与应用的高科技企业,在北京、广州设有研发中心和生产基地。目前,公司以自主研发的活细胞超分辨显微镜为基础,初步建立起国内最完整的超分辨成像技术与数据服务生态,可为高校、科研院所、医疗机构等提供生物制样指导、成像测试支持、定制数据分析、专业技术售后等全流程服务。
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