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Method Article
Primeras funciones de endosome dependen de polimerización de la actina F. Aquí, describimos un análisis basado en la microscopía en vitro que reconstituye la nucleación y polimerización de la actina F en membranas de endosomal temprana en tubos de ensayo, por lo que esta serie compleja de reacciones susceptibles de Bioquímica y genética manipulaciones.
Muchas funciones endosome temprano, especialmente carga proteínas clasificación y membrana deformación, dependen de los parches de cortos filamentos F-actina nucleadas en la membrana endosomal. Hemos establecido un ensayo basado en la microscopía en vitro que reconstituye la nucleación y polimerización de la actina F en membranas de endosomal temprana en tubos de ensayo, por lo que esta serie compleja de reacciones susceptibles de genética y bioquímica manipulaciones. Endosomal fracciones se preparan por flotación en gradientes de sacarosa de las células que expresan la proteína endosomal temprana RAB5 GFP. Fracciones citosólicas se preparan en cantidades separadas de las células. Endosomal y fracciones citosólicas pueden almacenarse congeladas en nitrógeno líquido, si es necesario. En el ensayo, las fracciones citosólicas y endosomal se mezclan, y la mezcla se incuba a 37 ° C en condiciones adecuadas (p. ej., fuerza iónica, reducir el medio ambiente). En el momento deseado, la mezcla de reacción se fija, y la F-actina se revela con phalloidin. Polimerización y la nucleación de la actinia se analizan por microscopía de fluorescencia. Aquí, Divulgamos que este ensayo puede utilizarse para investigar el papel de los factores que intervienen en la nucleación de la actina en la membrana, o en la posterior elongación, ramificación o entrecruzamiento de filamentos de actina F.
En células eucariotas superiores, las proteínas y los lípidos se internalizan en endosomas tempranos donde se produce la separación. Algunas proteínas y lípidos, que están destinados a ser reutilizados, se incorporado en las regiones tubulares de los endosomas tempranos y entonces transportados a la membrana plasmática o a la trans-Golgi network (TGN)1,2. Por el contrario, otras proteínas y lípidos se empaquetan selectivamente en regiones de los endosomas tempranos que presentan un aspecto multivesicular. Amplían estas regiones y, sobre la separación de membranas endosomal temprana, finalmente madura en endosomal libre portador vesículas o cuerpos multivesicular (VCE/MVBs), que son responsables de transporte de carga hacia finales de endosomas1, 2.
Actinia desempeña un papel crucial en el proceso de remodelación de la membrana asociado a capacidad clasificación endosomal y biogénesis del endosome. Clasificación a lo largo de las vías de reciclado a la membrana plasmática o al TGN de la proteína depende el retrómero complejo y las proteínas asociadas. Esta maquinaria de clasificación parece estar acoplado a la formación de las reciclaje túbulos a través de interacciones del retrómero complejo, con la avispa y cicatriz homólogo (colada) actina complejo y ramificado3,4,5 . Por el contrario, destinado para la degradación de moléculas, particularmente activación receptores de señalización, se clasifican en vesículas intraluminales (ILVs) por endosomal clasificación complejos necesarios para transporte (TRASVESTIS)2,6, 7. Aunque no se conoce el posible papel de la actina en el proceso de clasificación de TRASVESTIS-dependiente, F-actina desempeña un papel importante en la biogénesis de la versión cefálica externa/MVBs y en el transporte más allá de endosomas tempranos. En particular, hemos encontrado que anexina A2 une regiones enriquecidas con colesterol de principios endosome y junto con spire1, nuclea la polimerización de la actina F. La formación de la red de actina ramificada en endosomas requiere la actividad de ramificación de la proteína relacionada con la actina (ARP) 2/3 complejo, así como el ERM proteína moesina y la Unión de la actina proteína cortactina8,9.
Aquí, describimos un análisis basado en la microscopía en vitro que reconstituye la nucleación y polimerización de la actina F en membranas de endosomal temprana en tubos de ensayo. Este análisis se ha utilizado previamente para investigar el papel de la anexina A2 en nucleación de F-actina y moesina y cortactina en la formación de endosomal actina redes8,9. Con este protocolo en vitro , la compleja serie de reacciones que se producen en endosomas durante la polimerización de la actina se convierten en susceptible al análisis bioquímico y molecular de los pasos secuenciales del proceso, incluyendo la nucleación de la actinia, lineal polimerización, ramificación y reticulación.
1. soluciones y preparaciones
Nota: todas las soluciones y buffers deben ser preparadas en agua destilada doble (dd) H 2 O. Porque varía el estado de hidratación de la sucrosa, la concentración final de todas las soluciones de sacarosa se determinará mediante un refractómetro.
Solución salina tamponada con fosfato2. Cultura de la célula
3. Endosomal fracción preparación
Nota: este protocolo describe la sencilla preparación de fracciones subcelulares que contienen endosomas y otras membranas de luz. Si es necesario, fracciones endosome purificada también pueden ser usado 11. Preparar 2 platos de Petri (10 cm de diámetro exterior; 57 cm 2) de las células confluentes que expresan GFP RAB5 como material de partida. El número total de células de HeLa confluentes en placas 2 Petri corresponde aproximadamente a 2.5 x 10 7 células. Cuando sea necesario, los endosomas también pueden prepararse de las células agotadas de una proteína de interés (es decir, utilizando RNAi o CRISPR/Cas9) o overexpressing forma wildtype o mutante de la proteína de interés, siempre expresando GFP RAB5.
PRECAUCIÓN: todos los pasos del Protocolo de fraccionamiento deben realizarse en hielo.
4. Preparación del citosol
Nota: preparar 2 placas de Petri (10 cm de diámetro; 57 cm 2) de confluentes células HeLa como material de partida. Cuando sea necesario, también pueden prepararse el citosol de las células agotadas de una proteína de interés (es decir, utilizando RNAi o CRISPR/Cas9) o overexpressing un tipo salvaje o una forma mutante de la proteína de interés. En cuanto al Protocolo de fraccionamiento del endosome, todas las medidas deben realizarse en hielo.
5. Análisis medición Endosome-dependiente de la polimerización de la actina In Vitro
Nota: polimerización de la actina Endosome-dependiente se puede realizar mediante dos enfoques alternativos. En primera aproximación, los materiales son mezclados en un tubo de ensayo, fijo y transferidos a un cubreobjetos y analizados. En el segundo enfoque, descrito aquí, el ensayo puede llevarse a cabo directamente en la cámara de proyección de imagen puede fijo y analizado sin perturbación mecánica ( figura 2). En este segundo enfoque, la mezcla de ensayo no se transfiere de un tubo de ensayo a un cubreobjetos y así permanece imperturbable, disminuyendo el peligro de las redes de la F-actina físicamente ser perturbado durante la transferencia. Además, este segundo enfoque es compatible con un time-lapse análisis de la polimerización de la actina F. Cabe señalar que no hay diferencia en el análisis de la polimerización de la actina F se observó con cualquiera de los dos enfoque.
Nota: Uso corte de puntas en el protocolo de.
6. CA de la imagenquisition y análisis de la red de actina
Para ganar penetraciones en la formación de parches de la F-actina en membranas endosome temprano, seguimos el protocolo que se indica en la figura 2. Brevemente, las células fueron transfectadas con GFP RAB5 y luego endosomas tempranos fueron elaboradas por fraccionamiento subcelular. Estos endosomas tempranos purificadas se incubaron con cytosol para actina así como otros factores posiblemente involucrados en la reacción. Al final de la incubación, la ...
Actinia desempeña un papel crucial en el endosome membrana dinámica4,14. Hemos divulgado previamente que la polimerización y la nucleación de actina ocurren en endosomas tempranos, formando pequeños parches de F-actina o redes. Estas redes de F-actina son absolutamente necesarias para el transporte de membrana más allá de endosomas tempranos a lo largo de la vía de degradación. Interferir en cualquier paso de este proceso de nucleación y polimerización...
Los autores declaran que no tienen intereses financieros que compiten.
Se recibió apoyo de la Fundación Nacional Suiza de ciencia; el programa Sinergia suizo; el polaco-suizo de investigación programa (PSPB-094-2010); el NCCR en Biología química; y LipidX de la iniciativa de SystemsX.ch suizo, evaluados por la Swiss National Science Foundation (a J. G.). O. M. fue apoyado por una beca a largo plazo de la EMBO (ALTF-516-2012).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NaCl | Sigma-Aldrich | 71380 | |
KCl | Acros Organics | 196770010 | |
KH2PO4 | AppliChem | A1042 | |
Na2HPO4 | Acros Organics | 424370025 | |
Hepes | AppliChem | A3724 | |
Magnesiun acetate tetrahydrate | Fluka | 63047 | |
Dithiothreitol (DTT) | AppliChem | A2948 | |
Imidazole | Sigma-Aldrich | 10125 | |
NaOH | Fluka | 71690 | |
Sucrose | Merck Millipore | 107687 | |
Leupeptin | Roche | 11017101001 | |
Pepstatin | Roche | 10253286001 | |
Aprotinin | Roche | 10236624001 | |
Paraformaldehide | Polysciences. Inc | 380 | |
Alexa Fluor 555 phalloidin | Molecular Probes | A34055 | |
Actin rhodamine | Cytoskeleton. Inc | APHR-A | |
Mowiol 4-88 | Sigma-Aldrich | 81381 | poly(vinyl alcohol), Mw ~31 000 |
DABCO | Sigma-Aldrich | D-2522 | |
Tris-HCl | AppliChem | A1086 | |
β-casein | Sigma-Aldrich | C6905 | |
Filter 0.22um | Millex | SL6V033RS | |
Round 10cm dishes for cell culture | Thermo Fisher Scientific | 150350 | |
Plastic Pasteur pipette | Assistent | 569/3 40569003 | |
15-ml polypropylen tube | TPP | 91015 | |
Hypodermic Needle 22G Black 30mm | BD Microlance | 300900 | |
Sterile Luer-slip 1ml Syringes without needle | BD Plastipak | 300013 | |
Micro glass slides | Assistent | 2406 | |
18X18-mm glass coverslip | Assistent | 1000/1818 | |
SW60 centrifuge tube | Beckman coulter | 344062 | |
TLS-55 centrifuge tube | Beckman coulter | 343778 | |
200-μl yellow tip | Starlab | S1111-0706 | |
1000-μl Blue Graduated Tip | Starlab | S1111-6801 | |
1.5-ml test tube | Axygen | MCT-175-C 311-04-051 | |
18-mm diameter round coverslip | Assistent | 1001/18 | |
35-mm diameter round dish with a 20-mm glass bottom (0.16-0.19 mm) | In vitro Scientific | D35-20-1.5-N | |
Refractometer | Carl Zeiss | 79729 | |
Plasma cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | |
Sorvall WX80 Ultracentrifuge | Thermo Fisher Scientific | 46900 | |
Tabletop ultracentrifuge | Beckman coulter | TL-100 | |
SW60 rotor | Beckman coulter | 335649 | |
TLS-55 rotor | Beckman coulter | 346936 | |
Confocal microscopy | Carl Zeiss | LSM-780 | |
Fugene HD transfection reagent | Promega | E2311 | |
Protein assay reagent A | Bio-Rad | 500-0113 | |
Protein assay reagent B | Bio-Rad | 500-0114 | |
Protein assay reagent S | Bio-Rad | 500-0115 | |
Cell scraper | Homemade | Silicone rubber piece of about 2 cm, cut at a very sharp angle and attached to a metal bar or held with forceps | |
Refractometer | Carl Zeiss | ||
Minimum Essential Medium Eagle (MEM) | Sigma-Aldrich | M0643 | |
FCS | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
MEM Non-Essential Amino Acids (NEAA) | Thermo Fisher Scientific | 11140-035 | |
L-Glutamine | Thermo Fisher Scientific | 25030-024 | |
Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
pH Meter 691 | Metrohm | ||
ImageJ software | NIH, Bethesda MD |
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