Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
While ribosome structure has been extensively characterized, the organization of polysomes is still understudied. To overcome this lack of knowledge, we present here a detailed preparation protocol for accurate imaging of mammalian polysomes by atomic force microscopy (AFM) in air and liquid.
Поступательное машины, т.е. полисом или polyribosome, является одним из самых больших и самых сложных механизмов в цитоплазме клеток. Полисомы, образованные рибосом, мРНК, несколько белков и некодирующих РНК, представляют собой интегрированные платформы, на которых трансляционные элементы управления имеют место. Тем не менее, в то время как рибосома широко изучается, организация полисом до сих пор отсутствует полное понимание. Так много усилий требуется для того, чтобы выяснить полисом организации и любой новый механизм трансляционной управления, который может быть встроен. Атомно-силовой микроскопии (AFM) представляет собой тип сканирующей зондовой микроскопии, который позволяет приобретение 3D-изображений с разрешением наноуровне. По сравнению с методами электронной микроскопии (ЭМ), одним из главных преимуществ AFM является то, что он может получить тысячи изображений, как в воздухе, так и в растворе, что позволяет образца, который должен поддерживаться в условиях, близких физиологических условиях, без какой-либо необходимости для окрашивания и фиксации процедуры. Здесь подробный протокол для точной очистки полисом от мышиного мозга и их осаждении на слюде подложках описан. Этот протокол позволяет полисом визуализации в воздухе и жидкости с AFM и их реконструкции в виде трехмерных объектов. В дополнение к крио-электронной микроскопии (крио-ЭМ), предложенный метод может быть легко использован для систематического анализа полисом и изучения их организации.
Синтез белка является наиболее энергоемким процессом в клетках 1,2. Следовательно, не удивительно , что белковые содержаний в основном контролируются на поступательными , а не транскрипционной 3,4,5 уровня. Полисом является фундаментальным макромолекулярная компонентом, который преобразует информацию мРНК в функциональных белковыми считываниями. Полисомы до сих пор признается в качестве макромолекулярных комплексов , где несколько поступательных управления сходящихся 6-13. Несмотря на сотни исследований структуры рибосом 14- 16, детальные молекулярные способность проникновения в суть динамики перевода и топология полисом обнаружена ограниченный интерес. Как следствие, организация родного polysomal рибонуклеопротеиновой комплекса и его потенциальное влияние на перевод все еще довольно неясными вопросы. Полисомы может скрыть все еще неизвестные налаженной и функциональной организации, потенциально отражая какие нуклеосом и эпигенетические ControLs представляли для поля транскрипции. Действительно, исследование этой интригующей гипотезы требует дополнительных исследований и новых технических подходов. В этой линии, структурные методы и атомно - силовой микроскопии могут плодотворно сотрудничать , чтобы раскрыть новые механизмы для контроля экспрессии генов, аналогично тому , что было достигнуто за нуклеосомой 17,18.
С момента открытия рибосомы 14-16, его структура была широко охарактеризованы в прокариот, дрожжей 19,20 21 и совсем недавно в человеческом 22, обеспечивая молекулярное описание механизмов на основе синтеза белка. Полисомы были первоначально признаны на мембране эндоплазматической сети, образуя типичные 2D геометрические организации 14. Как упоминалось ранее, полисом сборка не является объектом постоянного интереса как структуры рибосом. В прошлом полисома были изучены по существу Тгansmission ЭМ на основе методов. Только в последнее время , методы крио-ЭМ позволило 3D - реконструкция очищенных полисом из систем 23-26 перевода в пробирке, клеточные лизаты человека 27 или в клетках 28. Эти методы предложили более рафинированный информацию о рибосом-рибосома организации в полисом 23, 26-28 и предварительный молекулярный описание контактных поверхностей соседних рибосом зародышей пшеницы в полисом 24. Таким образом, крио-ЭМ томография позволяет раскрытие рибосом-рибосома взаимодействий с молекулярной подробно, но она обременена обширной постобработки и реконструкции аналитических исследований, которые требуют больших вычислительных ресурсов для обработки данных. Кроме того, чтобы получить молекулярную деталь рибосом-рибосома взаимодействий, весьма разрешены карту рибосомы требуется, и этот вид опорной рибосомы доступен только для нескольких видов. Важно отметить, что крио-ЭМ томография не в состоянии обнаружить свободную РНК. Therefруда, новые методы, необходимые для полного понимания организации перевода машин.
Помимо крио-ЭМ, AFM был также использован в качестве полезного инструмента для непосредственного получения изображений полисом в низших эукариот 29-33 и человека 27. По сравнению с ЭМ, AFM не требует фиксации образца или маркировки. Кроме того, измерения могут быть выполнены в почти физиологических условиях и с уникальной возможностью четко идентифицировать как рибосомы и обнаженные нити РНК 27. Визуализация отдельных полисом может быть выполнена относительно быстро, получая тысячи изображений на нано-разрешением с небольшим усилием постобработки по сравнению с обширной и тяжелой последующей обработки и анализа реконструкции требуется крио-ЭМ микроскопии. Следовательно, AFM обработки и анализа данных не нужны дорогостоящие рабочие станции и высокой вычислительной мощности. Таким образом, этот метод собирает информацию о polysomal формы, морфологические характеристики (например,высота, длина и ширина), рибосома плотности, наличие свободной РНК и число рибосом на полисом 27 с более высокой пропускной способности, чем крио-ЭМ. Таким образом, AFM представляет собой мощный и комплементарный подход к методам EM изобразить полисом 27.
Здесь мы представляем полный трубопровод от очистки к анализу данных, где AFM применяется к изображению и анализа мыши полисом мозга. Предлагаемый протокол сосредоточен на вопросах очистки и на точном осаждения полисом на слюде субстратов, которые используются для создания изображений АФМ. В дополнение к обычным анализа размеров частиц , которые могут быть легко выполнены с общим программным обеспечением , используемой AFM общности, ImageJ 34 плагин, называемый RiboPick, представлен для подсчета количества рибосом на полисом 27, 35.
Практика, используемые для получения тканей мыши были одобрены органом по защите животных (OPBA) Университета Тренто (Италия), протокол нет. 04-2015, согласно ст.31 Законодательного декрета нет. 26/2014. Все мыши были сохранены на модели Организма фонда Центра по интегративной биологии (CIBIO), Университет Тренто, Италия.
Внимание: Для того, чтобы избежать каких-либо деградации РНК из образцов, подготовить все буферы с использованием DEPC обработанной воды для минимизации загрязнения РНКазы.
1. Получение полисом из цельной Мозги
2. Подготовка образцов для атомно-силовой микроскопии (3 ч)
3. Image Acquisition (15 мин на изображение после термической стабилизации)
Примечание: Полисомы иммобилизованные на слюде могут быть отображены в воздухе или в жидкости, используя режим переменного тока.
4. Анализ данных (30 мин на изображение)
Сахароза градиента polysomal профилирование всего мозга мыши
Можно очистить полисом от клеточного лизата polysomal профилированием, отделяющего макромолекулы в соответствии с их веса и размера. С polysomal профилированием, цитоплазмати...
По мере того как структура ДНК была доказана, чтобы иметь первостепенное значение для описания процесса транскрипции и как организация хроматина продвинули наше понимание транскрипционный контроль экспрессии генов, необходимо проанализировать организацию и структуру полисом, чтоб?...
The authors have no competing financial interests in this paper and nothing to disclose.
This research was supported by the AXonomIX research project financed by the Provincia Autonoma di Trento, Italy.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Cycloheximide | Sigma | 01810 | Prepararation of lysate |
DNAseI | Thermo Scientific | 89836 | Prepararation of lysate |
RiboLock RNAse Inhibitor | Life technologies | EO-0381 | Prepararation of lysate |
DEPC | Sigma | 40718 | Prepararation of lysate |
Triton X100 | Sigma | T8532 | Prepararation of lysate |
DTT | Sigma | 43815 | Prepararation of lysate |
Sodium Deoxycholate | Sigma | D6750 | Prepararation of lysate |
Microcentrifuge | Eppendorf | 5417R | Prepararation of lysate |
Sucrose | Sigma | S5016 | Sucrose gradient preparation |
Ultracentrifuge | Beckman Coulter | Optima LE-80K | Sucrose gradient centrifugation |
Ultracentrifuge Rotor | Beckman Coulter | SW 41 Ti | Sucrose gradient centrifugation |
Polyallomer tube | Beckman Coulter | 331372 | Sucrose gradient centrifugation |
Density Gradient Fractionation System | Teledyne Isco | 67-9000-176 | Sucrose gradient fractionation |
AFM | Asylum Research | Cypher | Polysome visualization |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены