Este trabalho é apoiado por uma concessão Nacional Scientist Desenvolvimento da American Heart Association: 10SDG3500034 e UTMB-BCN arranque fundos para SSM. Os autores reconhecem as instalações Cryo-EM e computação científica no Centro Sealy de Biologia Estrutural em UTMB ( <a href="http://www.scsb.utmb.edu">www.scsb.utmb.edu</a> ), bem como os drs. Steve Ludtke e Ed Egelman para obter ajuda com os algoritmos de reconstrução helicoidais 2D e 3D.

1. Exemplo de Preparação <ol><li> Humana troca de tampão de FVIII-14 e do BDD-FVIII porcino BDD 15 contra tampão HBS-Ca (20 mM de HEPES, 150 mM de NaCl, 5 mM de CaCl2, pH = 7,4) e concentrado para 1,2 mg / ml. Manter a solução proteica à temperatura de -80 ° C. </li><li> Preparar os nanotubos de lípidos (LNT), misturando galactosilceramida (GC) e fosfatidilserina (PS) a 1:04 w / w proporção em clorofórmio. Evapora-se o clorofórmio sob atmosfera de árgon e solubilizar os lípidos em tampão HBS de 1 mg / ml. Manter a solução LNT a 4 ° C. </li></ol> 2. Cryo-Microscopia eletrônica de FVIII-LNT <ol><li> Cryo-EM Preparação de Amostras <ol><li> Brilho de descarga a 300 mesh Quantifoil R2 / 2 grades de cobre (lado carbono up) em uma mistura de O 2 e H 2 gás por 10 seg a 50 W. </li><li> Misturar as soluções de FVIII e LNT em tampão HBS-Ca em 1:1 w / w proporção e incubar durante 15 min à temperatura ambiente. </li><li> Aplique uma gota de 2,5 mLde amostra de FVIII-LNT à grade microscopia electrónica hidrofílico na câmara humidificada Vitrobot Mark IV (100% de humidade). </li><li> Blot e flash congelar a grade (uma mancha de 3,5 seg, força apagar 1) em líquido C 2 H 6, arrefecido por N2 líquido para obter gelo amorfo. </li><li> Redes de lojas em caixas de armazenamento sob N2 líquido (LN2). </li></ol></li><li> Coleta de Dados Cryo-EM NOTA: O JEM2100-LaB6 (ano 2010) está equipado com um sistema operacional TEMCON consistindo de um computador conectado à microscópio eletrônico, uma tela com janelas de leitura do sistema de vácuo, sistema de iluminação, HT, as correntes de lente e assim por diante, e dois painéis: esquerda e direita, colocado em ambos os lados da coluna. A mudança feixe de X, Y botões (SHIFT Y, SIFT Y) eo multifuncionais (DEF / STIG) botões são em ambos os painéis. No painel da esquerda é o botão de iluminação (Brigthness). No painel direito são: a ampliação (MAG / CAM COMPRIMENTO) e foco (Foco) maçanetas e os três imaging (MAG1, MAG2, LOWMAG) e um de difração (DIFF) modos de botões. Nós adquirimos os nossos dados em MAG1 em alpha 2. As condições mínimas doses de iluminação (MDS) necessários para a aquisição de dados Cryo-EM são definidas com F1 através de botões F6, top de linha no painel da direita. Neste protocolo as definições genéricas são usados: F1 - levantar / tela inferior, F2 - modo de pesquisa, F3 - Modo FOCUS, F4 - Modo PHOTO, F5 - MDS OFF / ON e F6 - BEAM BRANCO, usado para proteger o espécime de radiação danificar, desviando o feixe. <ol><li> Coloque-titular crio o na estação crio e encher o Dewar do titular ea estação crio com LN2. Quando a temperatura atinge -192 ° C, obturador aberto na ponta titular, local previamente congelado grade Cryo-EM, para o lugar designado e prenda com um grampo de anel. </li><li> Insira titular crio o no microscópio eletrônico. Encher o Dewar do titular crio o ea câmara anti-contaminador com LN2. Aguarde até que o titular se estabilize por 30-60 min. Pressione F6 e emtransformar o filamento em. Quando o filamento está saturado, pressione F6 e abra obturador no suporte para ver o grid. </li><li> Imprensa Baixo Mag / alfa 1 (fixado em 200X mag) e localizar áreas com gelo fino na grade. </li><li> Mudar para MAG 1/alpha 2 para definir o modo de dose mínima (MDS) e adquirir dados Cryo-EM em doses baixas de elétrons, sem danificar a amostra. <ol><li> Pressione F2 para definir o modo de pesquisa. Definir ampliação a 40.000 x. Aumentar feixe com botão brigtness a dose mínima de elétrons ~ 0,04 e - / a 2 · s. Imprensa DIFF para alternar para o modo de difração. Defina o comprimento da câmara a 120 cm, com botão de MAG / CAM comprimento. Localizar áreas da grade dentro das áreas pré-seleccionadas em LOWMAG que têm nanotubos de lípidos nos orifícios do filme de carbono. </li><li> Pressione F4 para definir o modo de foto em 40.000 ampliação X e definir iluminação com botão BRILHO em doses de 16-25 e - / a 2 · s. Pressione o botão padrão Focus para definir as condições de foco ajustando o Z-alturada amostra com os Z Botões Cima / Baixo (painel de controle à direita). Definir desfocagem entre -1,5 e -2,5 m. </li><li> Alinhe SEARCH e modo FOTO, desenhando um quadrado na janela VISTA AO VIVO no monitor da câmera digital no modo de pesquisa correspondente à área a ser trabalhada no modo de foto. </li><li> Pressione F3 para definir o modo de foco em 100.000 ampliação X. Foco de iluminação para cobrir o chip CCD (~ 4-5 cm de raio) e fora do eixo para não irradiar a área a ser trabalhada no modo de foto. Ajuste de desfocagem para ~ -1,5 e -2,5 mM com o botão de foco e corrigir o astigmatismo da imagem com botões DEF / STIG. </li></ol></li><li> Selecione o FVIII-LNT a ser trabalhada no modo de Pesquisa por meio da aquisição de imagens ao vivo na janela de exibição ao vivo na tela da câmera digital. Centralize o FVIII-LNT no quadrado desenhado na janela de visualização em directo. </li><li> Gravar uma imagem digital da câmera CCD de 52.000 X ampliação eficaz e 0,5 seg exposição mudando para o modo foto e clicando no AcquirBotão E na micrografia monitor da câmera digital. As condições de aquisição de imagem são definidas como o branco do feixe (SHUTTERS) aberto apenas quando a imagem é adquirida no modo de foto. </li><li> Verifique a qualidade e desfocagem da imagem adquirida, pressionando CTRL-F para obter Transformada Rápida de Fourier (FFT). </li></ol></li></ol> 3. Reconstrução 3D NOTA: O software de análise de imagem utilizado para a análise 2D e 3D: EMAN2 e IHRSR estão disponíveis gratuitamente. EMAN2 pode ser baixado do http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Install. O software IHRSR pode ser obtido a partir de Prof Egelman: egelman@virginia.edu. Os refinamentos finais IHRSR são executados no Texas Advanced Computing agrupamento de centro: http://www.tacc.utexas.edu/ na Universidade do Texas, Austin. O algoritmo de reconstrução 3D mostrado na Figura 1 consiste em duas etapas principais: em primeiro lugar a seleção de um conjunto homogêneo de segmentos helicoidais (partículas) com a referência livre alignme 2Dnt (RFA) algoritmos implementados em EMAN 2, segunda alcançar uma reconstrução 3D com base nos parâmetros helicoidais e algoritmos de projeção de volta incorporadas IHRSR. O primeiro passo utiliza os programas desenvolvidos para a seleção de conjuntos de partículas homogêneas para a reconstrução 3D com partículas SPA Individual (algoritmos) para os quais EMAN2 foi especificamente desenvolvido e distribuído: http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2. Este passo foi adaptada aos dados Cryo-EM. O segundo passo é conseguido com o algoritmo IHRSR, que é concebido especificamente para o tipo de conjuntos helicoidais obtidos com as formas de Factor VIII recombinante. Este algoritmo foi extensivamente documentada através da literatura científica 12. <ol><li> Realizar análise de imagem em 2D com a suíte de processamento de imagem EMAN2 científico: http://blake.bcm.edu/eman2/doxygen_html 16 para selecionar partícula homogênea (segmento helicoidal) conjuntos para a reconstrução helicoidal. <ol><li> Selecione micrografias Cryo-EM com straight e bem organizada tubos helicoidais com o software da câmera digital e ferramentas de visualização. </li><li> Inverter, normalizar e filtrar por raios-X pixels na GUI e2workflow.py, reconstrução partícula única opção (SPR): http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Programs/e2projectmanager </li><li> Importe as imagens invertidas, normalizados e de pixel de raios-X filtrados na GUI e2helixboxer.py. Selecione tubos helicoidais FVIII-LNT e segmento em 256 x 256 pixels (2.9 Å / PIX), com 90% de sobreposição usando: http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Programs/e2helixboxer </li><li> Avaliar a desfocagem das micrografias originais e aplicar a função de transferência de contraste (CTF) correção (apenas correção de fase) para os segmentos helicoidais dos mesmos micrografias com a opção e2ctf.py incorporado no e2workflow.py: http://blake.bcm. edu/emanwiki/EMAN2/Programs/e2ctf. </li><li> Gerar partículas iniciais (segmentos helicoidais) define na GUI e2workflow.py opção - SPR: http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Programs/e2workflow. </li><li> Calcular médias classe 2D com o algoritmo e2refine2d.py aplicação referência livre de classificação k-média para selecionar os conjuntos de dados homogêneos com o mesmo LNT diâmetro e grau de ordem helicoidal (Figura 2), seguindo o roteiro: &quot;e2refine2d.py - iter = 8 - naliref = 5 - nbasisfp = 8 - path = r2d_001 - input = INPUT.hdf - LCN = 51 - simcmp = dot - simalign = rotate_translate_flip - classaligncmp = dot - classraligncmp = fase - classiter = 2 - classkeep = 0,8 - classnormproc = normalize.edgemean - classaverager = média - normproj-classkeepsig &#39;, alterando o valor NCLs conformidade. <ol><li> Classifique as definidas no &#39;LCN = 151&#39; 150 classes de mais de 8 iterações com &#39;classkeep = 0,8&#39; dados iniciais, o que significa que as partículas com menos de 80% de similaridade com a média classe são excluídos da classe dada. http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Programs/e2refine2d </li><li> Mesclar partículas a partir das médias de classecom difração helicoidal pronunciado em e2display.py para criar conjunto de dados intermediário. </li><li> Classificar os dados intermediários estabelecidos em 50 classes &#39;LCN = 51&#39; para diferenciar classes com mesmo diâmetro e grau de ordem. </li><li> Mesclar partículas de classes com mesmo diâmetro e grau de ordem em e2display.py para criar o conjunto de dados final para a reconstrução tridimensional: http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN2/Programs/emselector. </li></ol></li></ol></li><li> Executar a reconstrução helicoidal com o algoritmo iterativo helicoidal real espaço Reconstrução (IHRSR), como descrito no Egelman 17, 18. <ol><li> Estime o aumento, Δz (A) da hélice FVIII-LNT do Fourier combinado transformar as partículas no conjunto de dados final. </li><li> Defina o ângulo azimutal ΔΦ (º), executando refinamentos IHRSR paralelas com um Δz constante, aumentando ΔΦ de 576; a 60 ° em incrementos de 5 °. </li><li> Executar 100 ciclos IHRSR consecutivos para cada conjunto com um cilindro inexpressivo como um volume inicial e os parâmetros iniciais Δz helicoidais e ΔΦ conforme definido no 3.2.1 dados finais. e 3.2.2. </li><li> Inspecione os volumes finais para a convergência dos parâmetros helicoidais e correspondência entre as médias de classe da classificação 2D do conjunto final de dados e as projeções da reconstrução IHRSR final. </li><li> Impor simetria para as reconstruções 3D finais, correspondente à unidade de distribuição assimétrica observada nos volumes 3D assimétricos finais: de 4 vezes para o FVIII humano-LNT e 5 vezes para a porcino FVIII-LNT. Correr mais 100 ciclos de refinamento para gerar uma reconstrução 3D simetrizada final. </li><li> Calcule a curva de correlação Shell Fourier para ambos os volumes, primeiro separando os estabelecidos em pares e ímpares dados correspondentes: &#39;e2proc2d.py &lt;ENTRADA&gt; &lt;outfile&gt; - split = 2 &#39;. Em seguida, execute 100 IHRSR refinamentos consecutivos, tal como descrito no ponto 3.2.3. Calcule o FSC dos volumes 3D criadas a partir dos conjuntos de dados pares e ímpares: &#39;e2proc3d.py evenvolume.mrc fsc.txt - calcfsc = oddmap.mrc&#39;. </li></ol></li><li> Visualize e Segmento os volumes FVIII-LNT em UCSF quimera. </li><li><ol><li> Abra os volumes finais da etapa 3.2.5. em UCSF Chimera e definir o nível de contorno para 0.005 no TOOLS&gt; VOLUME DE DADOS&gt; opção VIEWER VOLUME. </li><li> Em Ferramentas&gt; VOLUME DE DADOS&gt; mapa de segmento, selecione o volume no guia mapa de segmento e clique em cada segmento de mercado o volume. </li><li> Segmentos do Grupo corresponde a uma célula unidade, selecionando com CTRL + SHIFT e clique grupo. </li><li> Cor dos segmentos por célula unitária e hélice com Ações&gt; opção de cor para enfatizar as características estruturais. </li></ol></li></ol> 4. Electron Tomografia <ol><li> Coradas negativamente FVIII-LNT Preparação de Amostras <ol> &lt;li&gt; Preparar amostras de FVIII-LNT como para as experiências Cryo-EM. </li><li> Fulgor descarrega grelha de cobre de malha 300-revestidas de carbono (do lado de carbono acima) numa mistura de O 2 e gás H2 durante 10 segundos a 50 W como para experiências Cryo-EM. </li><li> Aplique uma gota de 2,5 mL de suspensão FVIII-LNT com 6 nm nanopartículas de ouro coloidal para a grade, seque o excesso de líquido e manchar negativamente pela aplicação de 5 mL solução 1% acetato de uranila por 2 min. Seque o excesso de líquido e secar a grade. </li></ol></li><li> Coleta de Dados Electron Tomografia <ol><li> Transfira a grade no suporte de inclinação única. </li><li> Transfira o titular no microscópio eletrônico. </li><li> Colete série de inclinação automaticamente com o software SerialEM 19 ° em incrementos de 2 num intervalo angular de -60 ° a 60 ° e gravar imagens com uma câmera CCD de 52.000 X ampliação efetiva, -6 a -10 mM desfocagem e da dose de elétrons de 150 - 170 elementosctrons / a 2 · s por tomografia. </li></ol></li><li> Electron Tomografia Reconstrução do FVIII-LNT Nota: Reconstruir a série inclinado pFVIII-LNT e hFVIII-LNT adquirida em 4.2. com a opção ETomo do software IMOD seguindo o tutorial: http://bio3d.colorado.edu/imod/doc/etomoTutorial.html <ol><li> Usando uma janela de terminal, abra a tomografia em 3dmod. http://bio3d.colorado.edu/imod/doc/3dmodguide.html. </li><li> Bin o tomograma por 4 com o IMOD BINVOL comando para diminuir o tamanho da tomografia. </li><li> Selecione o ângulo adequado para rodar o nanotubo lipídico ao longo do eixo Y no tomografia finalmente resolvido usando o comando IMOD ROTATEVOL. </li><li> Gire a tomografia completa com o comando IMOD ROTATEVOL. </li><li> Cortar o nanotubo lipídico selecionado orientada ao longo do eixo Y com o comando IMOD CLIP redimensionar. </li><li> Abra o sub-tomografia cropped com 3dmod. </li><li> Clique sobre o tomograma para visualizar o arranjo de moléculas de factor VIII ao longoas fatias no eixo Z e ao longo do eixo Y no volume sub-tomografia. </li></ol></li></ol>

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Os autores declaram que não têm qualquer interesse financeiro que faça concorrência e eles podem ser contatados diretamente em relação a qualquer dos procedimentos publicados neste manuscrito.

Neste trabalho é apresentada uma metodologia para diferenciar entre duas entidades ligadas à membrana das proteínas altamente homólogas: FVIII humano e porcino auto-montada em nanotubos lipídicas nas condições encontradas no corpo humano. No processo descrito, o FVIII humano e porcino são organizados com sucesso de modo helicoidal em nanotubos de lípidos, que é a etapa mais crítica. O próximo passo crítico é o de preservar a amostra em gelo amorfo fi...

A coagulação sanguínea do Factor VIII (FVIII) é um grande glicoproteína de 2332 aminoácidos organizados em seis domínios: A1-A2-B-A3-C1-C2 3. Após a activação da trombina de FVIII actua como co-factor para o Factor IXa no complexo de tenase ligada à membrana. A ligação de FVIII activado (FVIIIa) em FIXa de um modo conforme a membrana melhora a eficiência proteolítica FIXa mais do que 10 5 vezes, o que é crítico para a eficiência da coagulação sanguínea 4. Apesar do papel importante do FVIII desempenha na coagulação e a formação do complexo tenase, a estrutura de FVIII ligado à membrana funcional ainda não foi resolvido. Para resolver esta questão, nanotubos de bicamada lipídica (LNT) ricos em fosfatidilserina (PS), capazes de FVIII de ligação com elevada afinidade 8, 9, e assemelhando-se a superfície de plaquetas activadas têm sido desenvolvidos 10. Organização helicoidal consecutiva de FVIII obrigado a LNT foi provado ser efetividadeve para a determinação da estrutura do FVIII estado ligado à membrana por Cryo-EM 5. Funcionalizado LNT são um sistema ideal para o estudo de proteínas de proteínas e interacções proteína-membrana de proteínas associadas à membrana de forma helicoidal organizadas por Cryo-EM 11, 12. Cryo-EM tem a vantagem em relação aos métodos tradicionais estruturais, tais como cristalografia de raios-X e RMN, que o espécime é preservado em mais próximo do ambiente fisiológico (tampão, membrana, pH), sem aditivos e isótopos. No caso de FVIII, estudar a estrutura ligada a membrana com esta técnica é ainda mais relevante fisiologicamente, como o LNT assemelham pelo tamanho, forma e composição da pseudopodia das plaquetas activadas, onde os complexos TENase montar in vivo. Defeitos e deficiência de FVIII causa hemofilia A, uma doença hemorrágica grave que afeta 1 em cada 5.000 homens da população humana 4, 6. O mais eterapia ffective para hemofilia A é a administração do FVIII humano recombinante (hFVIII) ao longo da vida. Uma complicação importante da terapia de FVIII recombinante A hemofilia A é o desenvolvimento de anticorpos inibitórios para a forma humana que afecta aproximadamente 30% dos doentes com hemofilia A 13. Neste caso, o FVIII porcino (pFVIII) concentrado é usado, como FVIII exibe suína baixa reactividade cruzada com os anticorpos inibidores contra FVIII humano e formas de complexos funcionais com FIXa humano 7. Estabelecer a organização ligada à membrana de ambos suína e formas de FVIII humanos é importante para compreender a base estrutural da função co-fator FVIII e implicações para a hemostasia sangue. Neste estudo, descrevemos uma combinação de nanotecnologia lipídico, Cryo-EM, e a análise da estrutura concebida para resolver a organização ligada à membrana de duas formas de FVIII altamente homólogas. Os dados Cryo-EM apresentados e estruturas 3D para porci helicoidal organizadone FVIII humano e em carregado negativamente LNT mostram o potencial da nanotecnologia proposto como base para a determinação da estrutura do FVIII e factores e complexos em um ambiente de membrana fisiológica coagulação ligadas à membrana.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1009">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:239px;">JEM2100 with LaB6&#160;</td>
			<td style="width:205px;">JEOL Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">JEM-2100</td>
			<td style="width:447px;">operated at 200 kV</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:239px;">with TEMCON software</td>
			<td style="width:205px;">JEOL Ltd.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Gatan626 Cryo-holder</td>
			<td style="width:205px;">Gatan, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">626.DH</td>
			<td style="width:447px;">cooled to -175 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">with temperature controler unit</td>
			<td style="width:205px;">Gatan, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Gatan 4K x 4K CCD camera</td>
			<td style="width:205px;">Gatan, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">US4000</td>
			<td style="width:447px;">4096 x 4096 pixel at 15 microns/pixel physical resolution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Solarus Model 950 plasma cleaner</td>
			<td style="width:205px;">Gatan, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Vitrobot Mark IV</td>
			<td style="width:205px;">FEI</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;"></td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Materials</td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">Carbon coated 300 mesh 3mm copper grid</td>
			<td style="width:205px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:119px;">01821</td>
			<td style="width:447px;">plasma cleaned for 10 s on high power</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:239px;">Quantifoil R2/2 300 mesh</td>
			<td style="width:205px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:119px;">Q225-CR2</td>
			<td style="width:447px;">Carbon coated 300 mesh Cu grids with 2 mm in diameters holes&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Uranyl acetate dihydrate</td>
			<td style="width:205px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:119px;">19481</td>
			<td style="width:447px;">1% solution, filtered</td>
		</tr>
		<tr height="26">
			<td height="26" style="height:26px;width:239px;">Galactosyl ceramide</td>
			<td style="width:205px;">Avanti Polar Lipids Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">860546</td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:239px;">Dioleoyl-sn-glycero-phospho-L-serine</td>
			<td style="width:205px;">Avanti Polar Lipids Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;">840035</td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;"></td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">Software</td>
			<td style="width:205px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:239px;">EM software Digital Micrograph</td>
			<td style="width:205px;">Gatan, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"><a href="http://www.gatan.com/DM/">http://www.gatan.com/DM/</a></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;">EM software EMAN</td>
			<td style="width:205px;">free download</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"><a href="http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN/">http://blake.bcm.edu/emanwiki/EMAN/&#160;</a></td>
		</tr>
		<tr height="31">
			<td height="31" style="height:31px;">EM software Spider</td>
			<td style="width:205px;">free download</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"><a href="http://spider.wadsworth.org/spider_doc/spider/docs/spider.html">http://spider.wadsworth.org/spider_doc/spider/docs/spider.html</a></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;">EM software IHRSR</td>
			<td style="width:205px;">free download</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;">Programs available from Edward H. Egelman http://people.virginia.edu/~ehe2n/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">EM software (IMOD)</td>
			<td style="width:205px;">free download</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"><a href="http://bio3d.colorado.edu/imod/">http://bio3d.colorado.edu/imod/&#160;</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">EM software (SerialEM)</td>
			<td style="width:205px;">free download</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"><a href="ftp://bio3d.colorado.edu/pub/SerialEM/">ftp://bio3d.colorado.edu/pub/SerialEM/</a></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">UCSF-Chimera</td>
			<td style="width:205px;">free download</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:447px;"><a href="http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.html">http://www.cgl.ucsf.edu/chimera/download.html</a></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

helical organization of blood coagulation factor viii on lipid nanotubes

<html> A microscopia crio-electrão (Cryo-EM) é uma abordagem poderosa para investigar a estrutura funcional de proteínas e complexos em um ambiente de estado e da membrana hidratada 2. Factor de coagulação VIII (FVIII) 3 é um sistema multi-domínio de glicoproteína do plasma sanguíneo. Defeito ou deficiência de FVIII é a causa para o tipo de hemofilia A - um distúrbio de sangramento grave. Após a activação proteolítica, FVIII liga à serina-protease do Factor IX na membrana das plaquetas carregadas negativamente, que é crítica para a coagulação do sangue normal de 4. Apesar de o papel central de FVIII desempenha na coagulação, a informação estrutural para o seu estado ligado à membrana é incompleta 5. Concentrado de FVIII recombinante é o medicamento mais eficaz contra o tipo A hemofilia A e comercialmente disponível de FVIII pode ser expressa como o ser humano, ou de porcino, ambos os complexos funcionais que formam com o Factor IXa humano 6,7. &quot;&gt; Neste estudo apresentamos uma combinação de microscopia Cryo-elétron (Cryo-EM), a nanotecnologia ea estrutura lipídica análise aplicada para resolver a estrutura ligada à membrana das duas formas de FVIII altamente homólogas:. Humana e suína A metodologia desenvolvida em nosso laboratório para organizar de forma helicoidal das duas formas de FVIII recombinante funcional em nanotubos de lípidos carregados negativamente (LNT) é descrita. Os resultados representativos demonstram que a nossa abordagem é suficientemente sensível para determinar as diferenças na organização helicoidal entre os dois altamente homóloga em sequência (86% de identidade de sequência ) proteínas. protocolos detalhados para a organização helicoidal, Cryo-EM e tomografia eletrônica (ET) de aquisição de dados são dadas. The bidimensional (2D) e tridimensionais (3D) análise da estrutura aplicada para obter as reconstruções 3D de humanos e suínos FVIII-LNT é discutido. As estruturas de FVIII-LNT humana e porcina apresentados demonstram o potencial da metodologia proposta para Calculate a organização funcional, ligada à membrana de coagulação sanguínea do Factor VIII em alta resolução.

FVIII suína recombinante humana e foram organizadas com sucesso de modo helicoidal em carregada negativamente simples LNT bicamada, assemelhando-se à superfície das plaquetas activadas. Helicoidal A organização do humano e de porcino FVIII-LNT foi consistente ao longo das micrografias digitais recolhidas (Figura 2). A LNT controle eo humano e FVIII-LNT tubos helicoidais suínos foram selecionados e segmentado, com o GUI e2helixboxer.py e conjuntos de dados iniciais criados com a GU...

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Helical Organization of Blood Coagulation Factor VIII on Lipid Nanotubes

Nós apresentamos uma combinação de microscopia de Cryo-electron, nanotecnologia lipídica, e a análise da estrutura aplicada para resolver a estrutura ligada a membrana de duas formas de FVIII altamente homólogas: humana e porcina. A metodologia desenvolvida em nosso laboratório para organizar de forma helicoidal as duas formas FVIII recombinante funcionais em nanotubos de lipídios negativamente carregados (LNT) é descrito.

Helicoidal Organização dos Fatores de Coagulação Sanguínea VIII em Lipid Nanotubos

Cryo-electron microscopy (Cryo-EM)1 is a powerful approach to investigate the functional structure of proteins and complexes in a hydrated state and ...

helical-organization-blood-coagulation-factor-viii-on-lipid

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.2K visualizações.  University of Texas Medical Branch.  Nós apresentamos uma combinação de microscopia de Cryo-electron, nanotecnologia lipídica, e a análise da estrutura aplicada para resolver a estrutura ligada a membrana de duas formas de FVIII altamente homólogas: humana e porcina. A metodologia desenvolvida em nosso laboratório para organizar de forma helicoidal as duas formas FVIII recombinante funcionais em nanotubos de lipídios negativamente carregados (LNT) é descrito. 

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Simultaneous Synthesis of Single-walled Carbon Nanotubes and Graphene in a Magnetically-enhanced Arc Plasma

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very promising application for molecular sensors, field effect transistor and super thin and flexible electronic devices1-4. Anodic arc discharge supported by the erosion of the anode material is one of the most practical and efficient methods, which can provide specific non-equilibrium processes and a high influx of carbon material to the developing structures at relatively higher temperature, and consequently the as-synthesized products have few structural defects and better crystallinity.
 To further improve the controllability and flexibility of the synthesis of carbon nanostructures in arc discharge, magnetic fields can be applied during the synthesis process according to the strong magnetic responses of arc plasmas. It was demonstrated that the magnetically-enhanced arc discharge can increase the average length of SWCNT 5, narrow the diameter distribution of metallic catalyst particles and carbon nanotubes 6, and change the ratio of metallic and semiconducting carbon nanotubes 7, as well as lead to graphene synthesis 8. 
 Furthermore, it is worthwhile to remark that when we introduce a non-uniform magnetic field with the component normal to the current in arc, the Lorentz force along the J&times;B direction can generate the plasmas jet and make effective delivery of carbon ion particles and heat flux to samples. As a result, large-scale graphene flakes and high-purity single-walled carbon nanotubes were simultaneously generated by such new magnetically-enhanced anodic arc method. Arc imaging, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and Raman spectroscopy were employed to analyze the characterization of carbon nanostructures. These findings indicate a wide spectrum of opportunities to manipulate with the properties of nanostructures produced in plasmas by means of controlling the arc conditions.

Anodic arc discharge is one of the most practical and efficient methods to synthesize various carbon nanostructures. To increase the arc controllability and flexibility, a non-uniform magnetic field was introduced to process the one-step synthesis of large-scale graphene flakes and high-purity single-walled carbon nanotubes.

Síntese simultânea de nanotubos de carbono de parede única e de grafeno em um Plasma Arc magnética avançada

Carbon nanostructures such as single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and graphene attract a deluge of interest of scholars nowadays due to their very ...

Bioengenharia

Localization and Relative Quantification of Carbon Nanotubes in Cells with Multispectral Imaging Flow Cytometry

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich cell structures and de facto there is still no quantitative method to assess their distribution at cell and tissue levels. What we propose here is an innovative method allowing the detection and quantification of CNTs in cells using a multispectral imaging flow cytometer (ImageStream, Amnis). This newly developed device integrates both a high-throughput of cells and high resolution imaging, providing thus images for each cell directly in flow and therefore statistically relevant image analysis. Each cell image is acquired on bright-field (BF), dark-field (DF), and fluorescent channels, giving access respectively to the level and the distribution of light absorption, light scattered and fluorescence for each cell. The analysis consists then in a pixel-by-pixel comparison of each image, of the 7,000-10,000 cells acquired for each condition of the experiment. Localization and quantification of CNTs is made possible thanks to some particular intrinsic properties of CNTs: strong light absorbance and scattering; indeed CNTs appear as strongly absorbed dark spots on BF and bright spots on DF with a precise colocalization.
This methodology could have a considerable impact on studies about interactions between nanomaterials and cells given that this protocol is applicable for a large range of nanomaterials, insofar as they are capable of absorbing (and/or scattering) strongly enough the light.

In this study, the main purpose was to monitor the cellular uptake and eventual exocytosis of carbon nanotubes (CNTs). From this perspective, we proposed here a unique method using multispectral imaging flow cytometry allowing a quantification and localization of CNTs in a statistically relevant number of cells.

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich ...

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has been implied in the etiology of many brain pathologies, creating a need for development of human in vitro BBB models to assist in clinically-relevant research. Among the numerous BBB models thus far described, a static (without flow), contact BBB model, where astrocytes and brain endothelial cells (BECs) are cocultured on the opposite sides of a porous membrane, emerged as a simplified yet authentic system to simulate the BBB with high throughput screening capacity. Nevertheless the generation of such model presents few technical challenges. Here, we describe a protocol for preparation of a contact human BBB model utilizing a novel combination of primary human BECs and immortalized human astrocytes. Specifically, we detail an innovative method for cell-seeding on inverted inserts as well as specify insert staining techniques and exemplify how we use our model for BBB-related research.

Establishment of human models of the blood-brain barrier (BBB) can benefit research into brain conditions associated with BBB failure. We describe here an improved technique for preparation of a contact BBB model, which permits coculturing of human astrocytes and brain endothelial cells on the opposite sides of a porous membrane.

Melhoria da Metodologia para a Elaboração de um baseado em celular, Contact Modelo Humano da barreira hemato-encefálica

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible applications in controlling cell morphology/orientation. Nanofiber organization is controlled with a new fabrication apparatus that enables the gradual decrease of fiber organization in a scaffold. Changing the alignment of fibers is achieved through decreasing deposition time of random electrospun fibers on a uniaxially aligned fiber mat. By covering the collector with a moving barrier/mask, along the same axis as fiber deposition, the organizational structure is easily controlled. For tissue engineering purposes, adipose-derived stem cells can be seeded to these scaffolds. Stem cells undergo morphological changes as a result of their position on the varied organizational structure, and can potentially differentiate into different cell types depending on their locations. Additionally, the graded organization of fibers enhances the biomimicry of nanofiber scaffolds so they more closely resemble the natural orientations of collagen nanofibers at tendon-to-bone insertion site compared to traditional scaffolds. Through nanoencapsulation, the gradated fibers also afford the possibility to construct chemical gradients in fiber scaffolds, and thereby further strengthen their potential applications in fast screening of cell-materials interaction and interfacial tissue regeneration. This technique enables the production of continuous gradient scaffolds, but it also can potentially produce fibers in discrete steps by controlling the movement of the moving barrier/mask in a discrete fashion.

Here, we present a protocol to fabricate electrospun nanofiber scaffolds with gradated organization of fibers and explore their applications in regulating cell morphology/orientation. Gradients with regard to physical and chemical properties of the nanofiber scaffolds offer a wide variety of applications in the biomedical field.

Electrospun nanofibras Andaimes com gradações de Organização Fiber

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

Describing a Transcription Factor Dependent Regulation of the MicroRNA Transcriptome

While the transcription regulation of protein coding genes was extensively studied, little is known on how transcription factors are involved in transcription of non-coding RNAs, specifically of microRNAs. Here, we propose a strategy to study the potential role of transcription factor in regulating transcription of microRNAs using publically available data, computational resources and high throughput data. We use the H3K4me3 epigenetic signature to identify microRNA promoters and chromatin immunoprecipitation (ChIP)-sequencing data from the ENCODE project to identify microRNA promoters that are enriched with transcription factor binding sites. By transfecting cells of interest with shRNA targeting a transcription factor of interest and subjecting the cells to microRNA array, we study the effect of this transcription factor on the microRNA transcriptome. As an illustrative example we use our study on the effect of STAT3 on the microRNA transcriptome of chronic lymphocytic leukemia (CLL) cells.

Herein we propose a strategy to study the effect of a transcription factor of interest on the microRNA transcriptome using publically available data, computational resources and high throughput data from microRNA arrays after transfecting cells with small hairpin (sh)RNA targeting a transcription factor of interest.

Descrevendo um regulamento Dependente Fator de Transcrição do MicroRNA transcriptoma

While the transcription regulation of protein coding genes was extensively studied, little is known on how transcription factors are involved in ...

Polyelectrolyte Complex for Heparin Binding Domain Osteogenic Growth Factor Delivery

During reconstructive bone surgeries, supraphysiological amounts of growth factors are empirically loaded onto scaffolds to promote successful bone fusion. Large doses of highly potent biological agents are required due to growth factor instability as a result of rapid enzymatic degradation as well as carrier inefficiencies in localizing sufficient amounts of growth factor at implant sites. Hence, strategies that prolong the stability of growth factors such as BMP-2/NELL-1, and control their release could actually lower their efficacious dose and thus reduce the need for larger doses during future bone regeneration surgeries. This in turn will reduce side effects and growth factor costs. Self-assembled PECs have been fabricated to provide better control of BMP-2/NELL-1 delivery via heparin binding and further potentiate growth factor bioactivity by enhancing in vivo stability. Here we illustrate the simplicity of PEC fabrication which aids in the delivery of a variety of growth factors during reconstructive bone surgeries.

Self-assembled polyelectrolyte complexes (PEC) fabricated from heparin and protamine were deposited on alginate beads to entrap and regulate the release of osteogenic growth factors. This delivery strategy enables a 20-fold reduction of BMP-2 dose in spinal fusion applications. This article illustrates the benefits and fabrication of PECs.

Complexo polielectrólito de ligação à heparina de entrega osteogénica Factor de Crescimento Domínio

During reconstructive bone surgeries, supraphysiological amounts of growth factors are empirically loaded onto scaffolds to promote successful bone ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the optical window where biological samples are most transparent. Here, we outline techniques to adsorb amphiphilic polymers and polynucleic acids onto the surface of SWNTs to engineer their corona phases and create novel molecular sensors for small molecules and proteins. These functionalized SWNT sensors are both biocompatible and stable. Polymers are adsorbed onto the nanotube surface either by direct sonication of SWNTs and polymer or by suspending SWNTs using a surfactant followed by dialysis with polymer. The fluorescence emission, stability, and response of these sensors to target analytes are confirmed using absorbance and near-infrared fluorescence spectroscopy. Furthermore, we demonstrate surface immobilization of the sensors onto glass slides to enable single-molecule fluorescence microscopy to characterize polymer adsorption and analyte binding kinetics.

We present a protocol for engineering the corona phase of near infrared fluorescent single walled carbon nanotubes (SWNTs) using amphiphilic polymers and DNA to develop sensors for molecular targets without known recognition elements.

Reconhecimento Molecular de engenharia com Polymers Bio-mimético em únicos Walled nanotubos de carbono

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...

DNA Nanotubes as a Versatile Tool to Study Semiflexible Polymers

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of flexible polymers nor of rigid rods. Underlying filaments remain outstretched due to their non-vanishing backbone stiffness, which is quantified via the persistence length (lp), but they are also subject to strong thermal fluctuations. Their finite bending stiffness leads to unique, non-trivial collective mechanics of bulk networks, enabling the formation of stable scaffolds at low volume fractions while providing large mesh sizes. This underlying principle is prevalent in nature (e.g., in cells or tissues), minimizing the high molecular content and thereby facilitating diffusive or active transport. Due to their biological implications and potential technological applications in biocompatible hydrogels, semiflexible polymers have been subject to considerable study. However, comprehensible investigations remained challenging since they relied on natural polymers, such as actin filaments, which are not freely tunable. Despite these limitations and due to the lack of synthetic, mechanically tunable, and semiflexible polymers, actin filaments were established as the common model system. A major limitation is that the central quantity lp cannot be freely tuned to study its impact on macroscopic bulk structures. This limitation was resolved by employing structurally programmable DNA nanotubes, enabling controlled alteration of the filament stiffness. They are formed through tile-based designs, where a discrete set of partially complementary strands hybridize in a ring structure with a discrete circumference. These rings feature sticky ends, enabling the effective polymerization into filaments several microns in length, and display similar polymerization kinetics as natural biopolymers. Due to their programmable mechanics, these tubes are versatile, novel tools to study the impact of lp on the single-molecule as well as the bulk scale. In contrast to actin filaments, they remain stable over weeks, without notable degeneration, and their handling is comparably straightforward.

Semiflexible polymers display unique mechanical properties that are extensively applied by living systems. However, systematic studies on biopolymers are limited since properties such as polymer rigidity are inaccessible. This manuscript describes how this limitation is circumvented by programmable DNA nanotubes, enabling experimental studies on the impact of filament rigidity.

Nanotubos de DNA como uma ferramenta versátil para estudar semiflexível polímeros

Mechanical properties of complex, polymer-based soft matter, such as cells or biopolymer networks, can be understood in neither the classical frame of ...

Synthesis of Multi-walled Carbon Nanotubes Modified with Silver Nanoparticles and Evaluation of Their Antibacterial Activities and Cytotoxic Properties

In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were treated with an aqueous sulfuric acid solution to form an oxygen-based functional group. Silver MWCNTs were prepared by the reductive deposition of silver from an aqueous solution of AgNO3 on the oxidized MWCNTs. Given the unique color of the CNTs, it was not possible to apply them to the minimum inhibitory concentration or mitochondrial toxicity assays to evaluate the toxicity and antibacterial properties, since they would interfere with the assays. The inhibition zone and minimum bactericidal concentration for the Ag-MWCNTs were measured and Live/Dead and Trypan Blue assays were used to measure the toxicity and antibacterial properties without interfering with the color of the CNTs.

In this study, antimicrobial nanomaterials were synthesized by acidic oxidation of multiwalled carbon nanotubes and subsequent reductive deposition of silver nanoparticles. Antimicrobial activity and cytotoxicity tests were performed with the as-prepared nanomaterials.

Síntese de nanotubos de carbono de paredes Multi modificados com nanopartículas de prata e avaliação das suas actividades antibacterianas e propriedades citotóxicas

In this study, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were treated with an aqueous sulfuric acid solution to form an oxygen-based functional group. Silver ...

High Throughput Traction Force Microscopy Using PDMS Reveals Dose-Dependent Effects of Transforming Growth Factor-&#946; on the Epithelial-to-Mesenchymal Transition

Cellular contractility is essential in diverse aspects of biology, driving processes that range from motility and division, to tissue contraction and mechanical stability, and represents a core element of multi-cellular animal life. In adherent cells, acto-myosin contraction is seen in traction forces that cells exert on their substrate. Dysregulation of cellular contractility appears in a myriad of pathologies, making contractility a promising target in diverse diagnostic approaches using biophysics as a metric. Moreover, novel therapeutic strategies can be based on correcting the apparent malfunction of cell contractility. These applications,&#160;however, require direct quantification of these forces.
We have developed silicone elastomer-based traction force microscopy (TFM) in a parallelized multi-well format. Our use of a silicone rubber, specifically polydimethylsiloxane (PDMS), rather than the commonly employed hydrogel polyacrylamide (PAA) enables us to make robust and inert substrates with indefinite shelf-lives requiring no specialized storage conditions. Unlike pillar-PDMS based approaches that have a modulus in the GPa range, the PDMS used here is very compliant, ranging from approximately 0.4 kPa to 100 kPa. We create a high-throughput platform for TFM by partitioning these large monolithic substrates spatially into biochemically independent wells, creating a multi-well platform for traction force screening that is compatible with existing multi-well systems.
In this manuscript, we use this multi-well traction force system to examine the Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT); we induce EMT in NMuMG cells by exposing them to TGF-&#946;, and to quantify the biophysical changes during EMT. We measure the contractility as a function of concentration and duration of TGF-&#946; exposure. Our findings here demonstrate the utility of parallelized TFM in the context of disease biophysics.

High Throughput Traction Force Microscopy Using PDMS Reveals Dose-Dependent Effects of Transforming Growth Factor-&amp;#946; on the Epithelial-to-Mesenchymal Transition

We present a high throughput traction force assay fabricated with silicone rubber (PDMS). This novel assay is suitable for studying physical changes in cell contractility during various biological and biomedical processes and diseases. We demonstrate this method's utility by measuring a TGF-&#946; dependent increase in contractility during the epithelial-to-mesenchymal transition.

Microscopia de força de tração de alta produtividade usando PDMS revela efeitos dose-dependentes do fator de crescimento transformador-β na transição epitelial-para-mesenquimal

Cellular contractility is essential in diverse aspects of biology, driving processes that range from motility and division, to tissue contraction and ...