עבודה זו נתמכה על ידי הסוכנות למחקר סלובנית (פרויקט J2-9764 תוכנית P2-0249). וידאו זה מהווה חומר משלים עבור &quot;electroporation מבוססי טכנולוגיות וטיפולים&quot; סדנה מדעית קורס אקדמי, המאורגן על ידי הפקולטה להנדסת חשמל באוניברסיטת ליובליאנה, סלובניה.

אני טוען את התאים עוקבים Cell CMFDA ו CMRA <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניסויים שבוצעו על תאים שהוכנו בעבר שורה של מלנומה תא העכבר (B16-F1). התאים גדלים בשני מופרדות 25 ס&quot;מ 2 צלוחיות תרבות (TPP, ZDA) כדי מפגש 70-80% במדיום תרבות DMEM (מדיום שונה Dulbecco של הנשרים) בתוספת סרום 10% שור עוברית, 0.15 מ&quot;ג / מ&quot;ל L-גלוטמין, 16 מ&quot;ג / ml גנטמיצין (כולם סיגמא אולדריץ, גרמניה), 200 יחידות / מ&quot;ל crystacillin (Pliva, קרואטיה), ו מודגרות ב 5% CO 2 ב 37 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין שתי מניות 10 mM פתרונות של עוקבים Cell (Invitrogen, ארה&quot;ב) על ידי הוספת 10.76 μl ו 9 μl (עבור גרין CMFDA עבור אורנג&#39; CMRA, בהתאמה) של DMSO (סיגמא אולדריץ, גרמניה) עד 50 מיקרוגרם של צבע במקור Invitrogen בקבוקון. הפתרון המניה ניתן לאחסן במקרר ב 4 מעלות צלזיוס במשך כמה חודשים. לפני שמתחילים את הניסויים, לחמם את הפתרון עד גבישים של DMSO להתמוסס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן ביקרבונט ללא קרבס-Hepes חיץ (130 mM NaCl, KCl mM 4.7, 1.2 mM MgSO 4, 1.2 mM KH 2 PO 4, 11.7 מ&quot;מ D-גלוקוז, 1.3 mM CaCl 2, 10 HEPES מ&quot;מ, pH 7.4). בשני 15 מ&quot;ל Eppendorf צינורות בנפרד לערבב 2.1 μl של כל פתרון המניות (10 mM CMFDA או CMRA, בהתאמה) מ&quot;ל 3 של חיץ קרבס-Hepes ביקרבונט חינם. זה מניב &quot;פתרון טעינת&quot; המכיל כ 7 מיקרומטר CMFDA (או CMRA). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את התאים פעמיים עם חיץ קרבס-Hepes ביקרבונט חינם ולאחר מכן הכנס טעינת פתרונות לתוך צלוחיות. דגירה התאים במשך 30 דקות ב 5% CO 2 ב 37 ° C. במהלך זה ריאגנטים הדגירה first לעבור בחופשיות דרך קרום התא, אבל פעם בתוך התא, ריאגנטים הופכים תאים impermeant תוצרי התגובה ניאון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר דגירה ראשונה, לשטוף דגירה תאים בינוניים עם תרבות לעוד שעתיים 5% CO 2 ב 37 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Trypsinize תאים צלוחיות שניהם (עמוסה CMFDA ו CMRA) ומערבבים תאים אדום וירוק יחד יחס 01:01 בצינור צנטריפוגה 50 מ&quot;ל (TPP, ZDA). התאם את הריכוז התא 5 x 10 6 תאים / מ&quot;ל ידי דילול עם המדיום DMEM או על ידי ריכוז עם צנטריפוגות. מניחים ירידה של 20 μl ההשעיה תא היטב כל אחד 24 multiwell צלחת (TPP, ZDA). דגירה תאים 5% CO 2 על 37 מעלות צלזיוס למשך 20 דקות כדי לאפשר להם מעט לצרף אל פני השטח של הבאר קשרים התא. </li></ol> השנייה. Electrofusion <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן חיץ isoosomolar פוספט אשלגן (10 mM KH2PO4, 10 mM K 2 HPO 4, 1mm MgCl 2, סוכרוז 250 מ&quot;מ) פוספט hypoosmolar חיץ אשלגן (10 mM KH2PO4, 10 mM K 2 HPO 4, 1mm MgCl 2, סוכרוז 75 mM) . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את multiwell עם תאים על העמדה הבמה, המיקרוסקופ אלקטרודות בתחתית הבאר לחבר אותם מחולל את הדופק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את התאים מ&quot;ל 1 של חיץ isoosomolar פוספט אשלגן. הוסף 350 μl של חיץ hypoosmolar פוספט אשלגן על מנת לגרום לנפיחות התא. המאגר אמור לכסות את האלקטרודות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאירו תאים חיץ hypoosmolar 2 דקות לפני החלת פולסים חשמליים. במהלך הזמן הזה זרם של מולקולות המים לתוך התאים בשל חוסר איזון אוסמוטי בין הפנים לבין החוץ של התאים לגרום לעלייה של נפח התא. פולסים חשמליים צריך להיות מיושם כאשר תאים קרובים כרכים המקסימלי שלהם, לפני תחילת הירידה בהיקף הרגולציה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להשיג electrofusion האופטימלי ולשמור על כדאיות התא, פרמטרים אופטימליים של פולסים חשמליים אמור לשמש. אלה תלויות שורת תאים המשמשים [1]. בניסוי זה רכבת של 8 פולסים מלבני (כל אחד עם משך 100 μs בבית הרץ 1) מוחל על כל דגימה באמצעות מכשיר electroporation (ב Cliniporator במקרה שלנו, איג&#39;יאה, איטליה). פולסים מועברים לשני Pt / עיר אלקטרודות מקבילות חוט בקוטר 0.8 מ&quot;מ ו - 5 מ&quot;מ המרחק ביניהם, יצירת שדה חשמלי של כ 1200 V / ס&quot;מ בין האלקטרודות בכל טוב, למעט לשלוט היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאר את התאים ללא הפרעה במשך 10 דקות לאחר הלידה הדופק. קבע את התשואה היתוך באמצעות מיקרוסקופ לעומת הניאון שלב. </li></ol> ג. תמונה הרכישה קביעת התשואה היתוך <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאים הם נצפו באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי (במקרה שלנו Zeiss AxioVert 200, Zeiss, גרמניה) מצויד אובייקטיבי (X20) ומצלמה מקורר CCD (VisiCam 1280, Visitron, גרמניה). התמונות הן רכשה MetaMorph 7.1.1 (התקנים מולקולריים, ארה&quot;ב), אך רכישת תוכנה דומה אחרת יכול לשמש גם. CMFDA מתרגש עם monochromator (צבעוני IV, Visitron, גרמניה) ב 492 ננומטר CMRA ב 548 ננומטר. הקרינה של CMFDA ו CMRA נרכש באמצעות שני מסנני פליטה, אחד מרוכז ב 535 ננומטר (HQ535/30m, עבור CMFDA) ואת מרוכז אחרים 510 ננומטר (D605/55m, עבור CMRA, הן Chroma, ארה&quot;ב). השימוש dichroic במראה (Q515LP) מנעו לדבר לעבור ערוץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רוכשת שלוש תמונות (לעומת שלב, אדום וירוק פלואורסצנטי) במשך חמישה שדות שנבחרו באקראי היטב כל אחד. יצירת ערוץ שלוש תמונות מתוך שלישיה כל התמונה. בתמונה כגון הציטופלסמה fluorescing ניתן לראות יחד עם קרום התא. התאים התמזגו ולכן יכול להיקבע בקלות [תמונה 1]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספירת כל שלושת סוגי התאים (אדום, ירוק ניאון dually) בתוך תמונה תלת כל ערוץ. לקבוע את אחוז התאים פלורסנט dually על ידי חלוקת מספר התאים פלורסנט dually עם מספר תאים כל אחת מהתמונות. תשואה Fusion מוגדר כאחוז של תאים פלורסנט dually כפול 2 מאז מחצית התאים התמזגו לא מזוהים (כאשר תאים של הפתיל באותו צבע). </li></ol> נציג תוצאות <img src="/files/ftp_upload/1991/1991fig1.jpg" alt="איור 1" /> איור 1 שלושה מיקרוסקופיה ערוץ תמונה של B16F1 תאים לאחר electrofusion:. בניגוד שלב, CMRA פלואורסצנטי (עירור ב 548 ננומטר) CMFDA פלואורסצנטי (עירור ב 492 ננומטר), הגדלה 20x אובייקטיבי

<ol>
	<li>&#268;emazar, M., Jarm, T., Miklav&#269;i&#269;, D., Ma&#269;ek-Lebar, A., Ihan, A., Kopitar, N. A., Ser&#353;a, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+electric-field+intensity+on+electropermeabilization+and+electrosensitivity+of+various+tumor-cell+lines+in+vitro.">Effect of electric-field intensity on electropermeabilization and electrosensitivity of various tumor-cell lines in vitro.</a> Electro. Magnetobiol. 17, 263-272 (1998).</li><li>Trontelj, K., Reber&#353;ek, M., Kandu&#353;er, M., &#269;urin &#353;erbec, V., Miklav&#269;i&#269;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+bulk+cell+electrofusion+in+vitro+for+production+of+human-mouse+heterohybridoma+cells.">Optimization of bulk cell electrofusion in vitro for production of human-mouse heterohybridoma cells.</a> Bioelectrochemistry. 74, 124-129 (2008).</li><li>Rols, M. -. P., Teissi&#233;, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+electrically+induced+permeabilization+and+fusion+of+Chinese+hamster+ovary+cells+by+osmotic+pressure.">Modulation of electrically induced permeabilization and fusion of Chinese hamster ovary cells by osmotic pressure.</a> Biochemistry. 29, 4561-4567 (1990).</li><li>Neil, G., Zimmermann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrofusion.">Electrofusion.</a> Methods in Enzymology. 220, 174-196 .</li><li>Abidor, I. G., Li, L. -. H., Hui, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+cell+pellets:+II.+Osmotic+properties,+electroporation,+and+related+phenomena:+Membrane+interactions.">Studies of cell pellets: II. Osmotic properties, electroporation, and related phenomena: Membrane interactions.</a> Biophysical journal. 67, 427-435 (1994).</li><li>Jaroszeski, M. J., Gilbert, R., Fallon, P. G., Heller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanically+facilitated+cell-cell+electrofusion.">Mechanically facilitated cell-cell electrofusion.</a> Biophys J. 67 (4), 1574-1581 (1994).</li><li>Ramos, C., Bonefant, D., Teissi&#233;, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+hybridization+by+electrofusion+on+filters.">Cell hybridization by electrofusion on filters.</a> Analytical biochemistry. 302, 213-219 (2002).</li><li>Cao, Y., Yang, J., Yin, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+high-throughput+cell+electrofusion+in+a+microelectrode-array+chip.">Study of high-throughput cell electrofusion in a microelectrode-array chip.</a> Microfluid Nanofluid. 5, 669-675 (2008).</li><li>U&#353;aj, M., Trontelj, M., Kandu&#353;er, M., Miklav&#269;i&#269;, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+size+dynamics+and+viability+of+cells+exposed+to+hypotonic+treatment+and+electroporation+for+electrofusion+optimization.">Cell size dynamics and viability of cells exposed to hypotonic treatment and electroporation for electrofusion optimization.</a> Radiol. Oncol. 43, 108-119 (2009).</li><li>Teissi&#233;, J., Ramos, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+electric+field+pulse+induced+long-lived+permeabilization+and+fusogenicity+in+cell+membranes.">Correlation between electric field pulse induced long-lived permeabilization and fusogenicity in cell membranes.</a> Biophys. J. 74, 1889-1898 (1998).</li></ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

היכולת של קרום התא אל הפתיל הלא ספציפית, למשל, על ידי שדות חשמליים חיצוניים, חשוב הרפואה והביוטכנולוגיה, מחקר בביולוגיה. היתוך ספציפי כזה מאפשר ייצור של תאים היברידית יקר מאוד את המוצרים שלהם, כגון נוגדנים חד שבטיים, מספק מידע על המנגנונים הבסיסיים של היתוך [2]. Electrofusion היא שיטה פוטנציאלי יעיל מאוד שכן הוא יכול להיות מותאם כראוי לסוגים שונים של תאים. Electrofusion מושגת כאשר תאים מגע פיזי קרוב מובאים למצב fusogenic שלהם (מועדים היתוך) באמצעות מתח גבוה פולסים חשמליים. את היעילות של electrofusion תלוי פרמטרים שונים המשפיעים על שני חלקים של תהליך electrofusion. חלק ראשון של תהליך electrofusion הוא הישג של מגע פיזי קרוב בין התאים, אשר ניתן להשיג עם שיטות שונות [3-8]. שיטה דבקות (תאים גוברת מפגש) יכול להיות מנוצל ביעילות בשל הקשר תא הוקמה באופן ספונטני באזורי גדול בין תאים, אך היא מייצרת תאים התמזגו גדול מאוד עם גרעינים רבים. אנו בשיטת דבקות שונה, שבו תאים קטנים (עם הגרעינים 2-5), אשר יש סיכוי גבוה יותר לשרוד להתרבות, מתקבלים (איור 1). קשר בין תאים גם ליהנות נפיחות האוסמוטי של תאים, עקב טיפול אוסמוטי השתמשו בניסוי [9]. החלק השני של התהליך electrofusion הוא הישג של מדינת fusogenic של קרום התא. המדינה Fusogenic וקושרת היטב עם המדינה electropermeabilized של הממברנה (תאים שאינם דווקא permeabilized מולקולות שבדרך כלל לא יכול לעבור דרך הממברנה ללא פגע), והוא נשלט על ידי הפרמטרים זהה של פולסים חשמליים (אמפליטודה, אורך מספר ותדירות) [10] . הערכים של הפרמטרים החשמליים הדרושים electroporation אופטימלי [1] electrofusion שונים בין תאים שונים, תלוי בגודל תאים התכונות הביולוגיות שלהם. פרמטרים חשמל וכך צריך להיות מותאם עבור שורות תאים שונים, אשר משמשים כשותפים היתוך, כדי להשיג היתוך.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>CMRA</td>
<td>Reagent</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>C34551</td>
<td>Cytosolic fluorescent dye</td>
</tr>
<tr>
<td>CMFDA</td>
<td>Reagent</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>C7025</td>
<td>Cytosolic fluorescent dye</td>
</tr>
<tr>
<td>DMSO</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>D2650</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>DMEM </td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich </td>
<td>D5671</td>
<td>Dulbecco's modified Eagle's medium</td>
</tr>
<tr>
<td>Fetal calf serum</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>F4135</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>L-glutamine</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>G7513</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>crystacillin</td>
<td>Reagent</td>
<td>Pliva</td>
<td>625110</td>
<td>antibiotic</td>
</tr>
<tr>
<td>gentamicin</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>G1397</td>
<td>antibiotic</td>
</tr>
<tr>
<td>Hepes</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>H0887</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>KH2PO4</td>
<td>Reagent</td>
<td>Merck </td>
<td>A124873 927</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>KH2PO4</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>4248</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MgCl2</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>M-8266</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>NaCl</td>
<td>Reagent</td>
<td>Fluka</td>
<td>71382</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>KCl</td>
<td>Reagent</td>
<td>Merck</td>
<td>A154336 908</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MgSO4</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>M2643</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>D-glucose</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>G8270</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>CaCl2</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>C4901</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>sucrose</td>
<td>Reagent</td>
<td>Sigma-Aldrich</td>
<td>16104</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Electric pulse generator</td>
<td>Tool</td>
<td>Igea</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Cliniporator VITAE</td>
</tr>
<tr>
<td>Multiwell plate</td>
<td>Tool</td>
<td>TPP</td>
<td>92424</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>50 ml centrifuge tube</td>
<td>Tool</td>
<td>TPP</td>
<td>91050</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>15 ml centrifuge tube</td>
<td>Tool</td>
<td>TPP</td>
<td>91015</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>25 cm2 culture flask</td>
<td>Tool</td>
<td>TPP</td>
<td>90026</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Electrodes</td>
<td>Tool</td>
<td>Custom made</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pt/Ir</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

cell electrofusion visualized with fluorescence microscopy

Electrofusion Cell היא שיטה בטוחה, לא ויראלי ולא כימי שיכול לשמש להכנת תאים היברידית לטיפול אנושי. Electrofusion כולל יישום של מתח גבוה בפולסים קצרים חשמליים לתאים הנמצאים במגע קרוב. יישום קצר, מתח גבוה פולסים חשמליים גורם היציבות של ממברנות פלזמה התא. ממברנות ערער הם חדירים יותר עבור מולקולות שונות ונוטים גם איחוי הקרומים ערער עם כל השכנים. Electrofusion הוא אפוא דרך נוחה להשיג היתוך הלא ספציפית של תאים שונים מאוד<em&gt; במבחנה</em&gt;. על מנת לקבל, איחוי קרום התא, ערער על ידי שדה חשמלי, חייב להיות קשר הדוק כדי לאפשר מיזוג של bilayers השומנים שלהם וכתוצאה מכך הציטופלסמה שלהם. בסרטון הזה אנחנו מדגימים electrofusion יעילה של תאים<em&gt; במבחנה</em&gt; באמצעות שיטה הדבקות שונה. בשיטה זו, תאים מותר לצרף רק מעט אל פני השטח של הבאר, כך בינוני ניתן להחליף תאים עדיין לשמר את הצורה הכדורית שלהם. ויזואליזציה Fusion נבחנת על ידי סימון מראש של הציטופלסמה של תאים שונים עם צבעי ניאון גשש התא; מחצית התאים מסומנים עם כתום CMRA ואת החצי השני עם ירוק CMFDA. תשואה Fusion נקבע במספר התאים פלורסנט dually מחולק למספר של כל התאים מוכפל לשניים.

Watch this Scientific Journal Video about Cell Electrofusion Visualized with Fluorescence Microscopy at JoVE.com

Cell Electrofusion Visualized with Fluorescence Microscopy

בסרטון הזה אנחנו מדגימים electrofusion יעילה של תאים<em&gt; במבחנה</em&gt; באמצעות שיטה הדבקות שונה באמצעות electroporation ואת גילוי מאוחר של ראיה התאים התמזגו עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי.

Electrofusion Cell דמיינו עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי

Cell electrofusion is a safe, non-viral and non-chemical method that can be used for preparing hybrid cells for human therapy. Electrofusion involves ...

cell-electrofusion-visualized-with-fluorescence-microscopy

Research

JoVE Journal

Biology

14.0K Views.  University of Ljubljana. בסרטון הזה אנחנו מדגימים electrofusion יעילה של תאים במבחנה באמצעות שיטה הדבקות שונה באמצעות electroporation ואת גילוי מאוחר של ראיה התאים התמזגו עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי.

Video: Cell Electrofusion Visualized with Fluorescence Microscopy

Visualizing Single-molecule DNA Replication with Fluorescence Microscopy

We describe a simple fluorescence microscopy-based real-time method for observing DNA replication at the single-molecule level. A circular, forked DNA template is attached to a functionalized glass coverslip and replicated extensively after introduction of replication proteins and nucleotides (Figure 1). The growing product double-strand DNA (dsDNA) is extended with laminar flow and visualized by using an intercalating dye. Measuring the position of the growing DNA end in real time allows precise determination of replication rate (Figure 2). Furthermore, the length of completed DNA products reports on the processivity of replication. This experiment can be performed very easily and rapidly and requires only a fluorescence microscope with a reasonably sensitive camera.


This protocol demonstrates a simple single-molecule fluorescence microscopy technique for visualizing DNA replication by individual replisomes in real time.

חזותי יחיד מולקולת הדנ&quot;א שכפול עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי

We describe a simple fluorescence microscopy-based real-time method for observing DNA replication at the single-molecule level. A circular, forked DNA ...

Dopamine Release at Individual Presynaptic Terminals Visualized with FFNs

The nervous system transmits signals between neurons via neurotransmitter release during synaptic vesicle fusion. To observe neurotransmitter uptake and release from individual presynaptic terminals directly, we designed fluorescent false neurotransmitters as substrates for the synaptic vesicle monoamine transporter. Using these probes to image dopamine release in the striatum, we made several observations pertinent to synaptic plasticity. We found that the fraction of synaptic vesicles releasing neurotransmitter per stimulus was dependent on the stimulus frequency. A kinetically distinct "reserve" synaptic vesicle population was not observed under these experimental conditions. A frequency-dependent heterogeneity of presynaptic terminals was revealed that was dependent in part on D2 dopamine receptors, indicating a mechanism for frequency-dependent coding of presynaptic selection.

Hui Zhang and Niko G. Gubernator contributed equally to this work.

A new means to measure neurotransmission optically using fluorescent dopamine analogs.

שחרור הדופמין ב מסופי Presynaptic הפרט דמיינו עם FFNs

The nervous system transmits signals between neurons via neurotransmitter release during synaptic vesicle fusion. To observe neurotransmitter uptake and ...

Time-lapse Imaging of Mitosis After siRNA Transfection

Changes in cellular organization and chromosome dynamics that occur during mitosis are tightly coordinated to ensure accurate inheritance of genomic and cellular content. Hallmark events of mitosis, such as chromosome movement, can be readily tracked on an individual cell basis using time-lapse fluorescence microscopy of mammalian cell lines expressing specific GFP-tagged proteins. In combination with RNAi-based depletion, this can be a powerful method for pinpointing the stage(s) of mitosis where defects occur after levels of a particular protein have been lowered. In this protocol, we present a basic method for assessing the effect of depleting a potential mitotic regulatory protein on the timing of mitosis. Cells are transfected with siRNA, placed in a stage-top incubation chamber, and imaged using an automated fluorescence microscope. We describe how to use software to set up a time-lapse experiment, how to process the image sequences to make either still-image montages or movies, and how to quantify and analyze the timing of mitotic stages using a cell-line expressing mCherry-tagged histone H2B. Finally, we discuss important considerations for designing a time-lapse experiment. This strategy is complementary to other approaches and offers the advantages of 1) sensitivity to changes in kinetics that might not be observed when looking at cells as a population and 2) analysis of mitosis without the need to synchronize the cell cycle using drug treatments. The visual information from such imaging experiments not only allows the sub-stages of mitosis to be assessed, but can also provide unexpected insight that would not be apparent from cell cycle analysis by FACS.

Here we describe a basic protocol to image and quantify the mitotic timing of live mammalian tissue culture cells after siRNA transfection.

זמן לשגות הדמיה של מיטוזה לאחר transfection siRNA

Changes in cellular organization and chromosome dynamics that occur during mitosis are tightly coordinated to ensure accurate inheritance of genomic and ...

Quantitative Live Cell Fluorescence-microscopy Analysis of Fission Yeast

Several microscopy techniques are available today that can detect a specific protein within the cell. During the last decade live cell imaging using fluorochromes like Green Fluorescent Protein (GFP) directly attached to the protein of interest has become increasingly popular 1. Using GFP and similar fluorochromes the subcellular localisations and movements of proteins can be detected in a fluorescent microscope. Moreover, also the subnuclear localisation of a certain region of a chromosome can be studied using this technique. GFP is fused to the Lac Repressor protein (LacR) and ectopically expressed in the cell where tandem repeats of the lacO sequence has been inserted into the region of interest on the chromosome2. The LacR-GFP will bind to the lacO repeats and that area of the genome will be visible as a green dot in the fluorescence microscope. Yeast is especially suited for this type of manipulation since homologous recombination is very efficient and thereby enables targeted integration of the lacO repeats and engineered fusion proteins with GFP 3. Here we describe a quantitative method for live cell analysis of fission yeast. Additional protocols for live cell analysis of fission yeast can be found, for example on how to make a movie of the meiotic chromosomal behaviour 4. In this particular experiment we focus on subnuclear organisation and how it is affected during gene induction. We have labelled a gene cluster, named Chr1, by the introduction of lacO binding sites in the vicinity of the genes. The gene cluster is enriched for genes that are induced early during nitrogen starvation of fission yeast 5. In the strain the nuclear membrane (NM) is labelled by the attachment of mCherry to the NM protein Cut11 giving rise to a red fluorescent signal. The Spindle Pole body (SPB) compound Sid4 is fused to Red Fluorescent Protein (Sid4-mRFP) 6. In vegetatively growing yeast cells the centromeres are always attached to the SPB that is embedded in the NM 7. The SPB is identified as a large round structure in the NM. By imaging before and 20 minutes after depletion of the nitrogen source we can determine the distance between the gene cluster (GFP) and the NM/SPB. The mean or median distances before and after nitrogen depletion are compared and we can thus quantify whether or not there is a shift in subcellular localisation of the gene cluster after nitrogen depletion.

The fission yeast, Schizosaccharomyces pombe, is a good model system to study basic cellular processes. Here we describe a method to perform quantitative live cell analysis of fission yeast. In this particular experiment we focus on organisation of the genome within the cell nucleus, but the method can also be used to study cytosolic factors.

כמותי תא חי פלואורסצנטי, מיקרוסקופ ניתוח של שמרים ביקוע

Several microscopy techniques are available today that can detect a specific protein within the cell. During the last decade live cell imaging using ...

Simultaneous Multicolor Imaging of Biological Structures with Fluorescence Photoactivation Localization Microscopy

Localization-based super resolution microscopy can be applied to obtain a spatial map (image) of the distribution of individual fluorescently labeled single molecules within a sample with a spatial resolution of tens of nanometers. Using either photoactivatable (PAFP) or&#160;photoswitchable (PSFP) fluorescent proteins fused to proteins of interest, or organic dyes conjugated to antibodies or other molecules of interest, fluorescence photoactivation localization microscopy (FPALM) can simultaneously image multiple species of molecules within single cells. By using the following approach, populations of large numbers (thousands to hundreds of thousands) of individual molecules are imaged in single cells and localized with a precision of ~10-30 nm. Data obtained can be applied to understanding the nanoscale spatial distributions of multiple protein types within a cell. One primary advantage of this technique is the dramatic increase in spatial resolution: while diffraction limits resolution to ~200-250 nm in conventional light microscopy, FPALM can image length scales more than an order of magnitude smaller. As many biological hypotheses concern the spatial relationships among different biomolecules, the improved resolution of FPALM can provide insight into questions of cellular organization which have previously been inaccessible to conventional fluorescence microscopy. In addition to detailing the methods for sample preparation and data acquisition, we here describe the optical setup for FPALM. One additional consideration for researchers wishing to do super-resolution microscopy is cost: in-house setups are significantly cheaper than most commercially available imaging machines. Limitations of this technique include the need for optimizing the labeling of molecules of interest within cell samples, and the need for post-processing software to visualize results. We here describe the use of PAFP and PSFP expression to image two protein species in fixed cells. Extension of the technique to living cells is also described.

We demonstrate the use of fluorescence photo activation localization microscopy (FPALM) to simultaneously image multiple types of fluorescently labeled molecules&#160;within cells. The techniques described yield the localization of thousands to hundreds of thousands of individual fluorescent labeled proteins, with a precision of tens of nanometers&#160;within single cells.

Localization-based super resolution microscopy can be applied to obtain a spatial map (image) of the distribution of individual fluorescently labeled ...

Protein-protein Interactions Visualized by Bimolecular Fluorescence Complementation in Tobacco Protoplasts and Leaves

Many proteins interact transiently with other proteins or are integrated into multi-protein complexes to perform their biological function. Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) is an in vivo method to monitor such interactions in plant cells. In the presented protocol the investigated candidate proteins are fused to complementary halves of fluorescent proteins and the respective constructs are introduced into plant cells via agrobacterium-mediated transformation. Subsequently, the proteins are transiently expressed in tobacco leaves and the restored fluorescent signals can be detected with a confocal laser scanning microscope in the intact cells. This allows not only visualization of the interaction itself, but also the subcellular localization of the protein complexes can be determined. For this purpose, marker genes containing a fluorescent tag can be coexpressed along with the BiFC constructs, thus visualizing cellular structures such as the endoplasmic reticulum, mitochondria, the Golgi apparatus or the plasma membrane. The fluorescent signal can be monitored either directly in epidermal leaf cells or in single protoplasts, which can be easily isolated from the transformed tobacco leaves. BiFC is ideally suited to study protein-protein interactions in their natural surroundings within the living cell. However, it has to be considered that the expression has to be driven by strong promoters and that the interaction partners are modified due to fusion of the relatively large fluorescence tags, which might interfere with the interaction mechanism. Nevertheless, BiFC is an excellent complementary approach to other commonly applied methods investigating protein-protein interactions, such as coimmunoprecipitation, in vitro pull-down assays or yeast-two-hybrid experiments.

Formation of protein complexes in vivo can be visualized by bimolecular fluorescence complementation. Interaction partners are fused to complementary parts of fluorescent tags and transiently expressed in tobacco leaves, resulting in a reconstituted fluorescent signal upon close proximity of the two proteins.

חלבונים אינטראקציות דמיינו ידי bimolecular הקרינה complementation בProtoplasts הטבק ועלים

Many proteins interact transiently with other proteins or are integrated into multi-protein complexes to perform their biological function. Bimolecular ...

Sample Preparation for Single Virion Atomic Force Microscopy and Super-resolution Fluorescence Imaging

Immobilization of virions to glass surfaces is a critical step in single virion imaging. Here we present a technique&#160;adopted from single molecule imaging assays which allows adhesion of single virions to glass surfaces with specificity. This preparation is based on grafting the surface of the glass with a mixture of PLL-g-PEG and PLL-g-PEG-Biotin, adding a layer of avidin, and finally creating virion anchors through attachment of biotinylated virus specific antibodies. We have applied this technique across a range of experiments including atomic force microscopy (AFM) and super-resolution fluorescence imaging. This sample preparation method results in a control adhesion of the virions to the surface.

The attachment of virions to a surface is a requirement for single virion imaging by Super-resolution fluorescence imaging or atomic force microscopy (AFM). Here we demonstrate a sample preparation method for controlled adhesion of virions to glass surfaces suitable for use in AFM and super-resolution fluorescence imaging.

הכנה לדוגמה למיקרוסקופיה של כוח אטומי של Virion יחיד והדמיית פלואורסצנטיות ברזולוציה גבוהה במיוחד

Immobilization of virions to glass surfaces is a critical step in single virion imaging. Here we present a technique&#160;adopted from single molecule ...

Visualizing Stromule Frequency with Fluorescence Microscopy

Stromules, or "stroma-filled tubules", are narrow, tubular extensions from the surface of the chloroplast that are universally observed in plant cells but whose functions remain mysterious. Alongside growing attention on the role of chloroplasts in coordinating plant responses to stress, interest in stromules and their relationship to chloroplast signaling dynamics has increased in recent years, aided by advances in fluorescence microscopy and protein fluorophores that allow for rapid, accurate visualization of stromule dynamics. Here, we provide detailed protocols to assay stromule frequency in the epidermal chloroplasts of Nicotiana benthamiana, an excellent model system for investigating chloroplast stromule biology. We also provide methods for visualizing chloroplast stromules in vitro by extracting chloroplasts from leaves. Finally, we outline sampling strategies and statistical approaches to analyze differences in stromule frequencies in response to stimuli, such as environmental stress, chemical treatments, or gene silencing. Researchers can use these protocols as a starting point to develop new methods for innovative experiments to explore how and why chloroplasts make stromules.

Protocols to investigate the dynamics of chloroplast stromules, the stroma-filled tubules that extend from the surface of chloroplasts, are described.

חזותי תדר Stromule עם מיקרוסקופ פלואורסצנטי

Stromules, or "stroma-filled tubules", are narrow, tubular extensions from the surface of the chloroplast that are universally observed in plant cells but ...

Light Sheet Fluorescence Microscopy of Plant Roots Growing on the Surface of a Gel

One of the key questions in understanding plant development is how single cells behave in a larger context of the tissue. Therefore, it requires the observation of the whole organ with a high spatial- as well as temporal resolution over prolonged periods of time, which may cause photo-toxic effects. This protocol shows a plant sample preparation method for light-sheet microscopy, which is characterized by mounting the plant vertically on the surface of a gel. The plant is mounted in such a way that the roots are submerged in a liquid medium while the leaves remain in the air. In order to ensure photosynthetic activity of the plant, a custom-made lighting system illuminates the leaves. To keep the roots in darkness the water surface is covered with sheets of black plastic foil. This method allows long-term imaging of plant organ development in standardized conditions.

This protocol shows a plant sample preparation method for light-sheet microscopy. The setup is characterized by mounting the plant vertically on the surface of a gel and letting it grow in controlled bright conditions. This allows long-term observation of plant organ development in standardized conditions.

מיקרוסקופ פלואורסצנטי גיליון אור של שורשי הצמח גדל על פני השטח של ג&#39;ל

One of the key questions in understanding plant development is how single cells behave in a larger context of the tissue. Therefore, it requires the ...

Live Cell Fluorescence Microscopy to Observe Essential Processes During Microbial Cell Growth

Core cellular processes such as DNA replication and segregation, protein synthesis, cell wall biosynthesis, and cell division rely on the function of proteins which are essential for bacterial survival. A series of target-specific dyes can be used as probes to better understand these processes. Staining with lipophilic dyes enables the observation of membrane structure, visualization of lipid microdomains, and detection of membrane blebs. Use of fluorescent-d-amino acids (FDAAs) to probe the sites of peptidoglycan biosynthesis can indicate potential defects in cell wall biogenesis or cell growth patterning. Finally, nucleic acid stains can indicate possible defects in DNA replication or chromosome segregation. Cyanine DNA stains label living cells and are suitable for time-lapse microscopy enabling real-time observations of nucleoid morphology during cell growth. Protocols for cell labeling can be applied to protein depletion mutants to identify defects in membrane structure, cell wall biogenesis, or chromosome segregation. Furthermore, time-lapse microscopy can be used to monitor morphological changes as an essential protein is removed and can provide additional insights into protein function. For example, the depletion of essential cell division proteins results in filamentation or branching, whereas the depletion of cell growth proteins may cause cells to become shorter or rounder. Here, protocols for cell growth, target-specific labeling, and time-lapse microscopy are provided for the bacterial plant pathogen Agrobacterium tumefaciens. Together, target-specific dyes and time-lapse microscopy enable characterization of essential processes in A. tumefaciens. Finally, the protocols provided can be readily modified to probe essential processes in other bacteria.

Understanding the function of essential processes in bacteria is challenging. Fluorescence microscopy with target-specific dyes can provide key insights into microbial cell growth and cell cycle progression. Here, Agrobacterium tumefaciens is used as a model bacterium to highlight methods for live cell imaging for characterization of essential processes.

חיים התא מיקרוסקופ פלורסצנטיות לבחון תהליכים חיוניים במהלך צמיחת תאים מיקרוביאלי

Core cellular processes such as DNA replication and segregation, protein synthesis, cell wall biosynthesis, and cell division rely on the function of ...