Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
A number of FRET-based force biosensors have recently been developed, enabling the protein-specific resolution of intracellular force. In this protocol, we demonstrate how one of these sensors, designed for the linker of the nucleoskeleton-cytoskeleton (LINC) complex protein Nesprin-2G can be used to measure actomyosin forces on the nuclear LINC complex.
The LINC complex has been hypothesized to be the critical structure that mediates the transfer of mechanical forces from the cytoskeleton to the nucleus. Nesprin-2G is a key component of the LINC complex that connects the actin cytoskeleton to membrane proteins (SUN domain proteins) in the perinuclear space. These membrane proteins connect to lamins inside the nucleus. Recently, a Förster Resonance Energy Transfer (FRET)-force probe was cloned into mini-Nesprin-2G (Nesprin-TS (tension sensor)) and used to measure tension across Nesprin-2G in live NIH3T3 fibroblasts. This paper describes the process of using Nesprin-TS to measure LINC complex forces in NIH3T3 fibroblasts. To extract FRET information from Nesprin-TS, an outline of how to spectrally unmix raw spectral images into acceptor and donor fluorescent channels is also presented. Using open-source software (ImageJ), images are pre-processed and transformed into ratiometric images. Finally, FRET data of Nesprin-TS is presented, along with strategies for how to compare data across different experimental groups.
Чувствительная к Силе, генетически кодируемые сенсоры FRET недавно появились в качестве важного инструмента для измерения растяжения на основе силы в живых клетках, обеспечивая понимание того , как механические силы прикладываются белки 1, 2, 3, 4. С помощью этих инструментов, исследователи могут неинвазивно изображения внутриклеточных сил в живых клетках с помощью обычных флуоресцентных микроскопов. Эти датчики состоят из FRET-пары (донорные и акцепторные флуоресцентных белков, наиболее часто синий донор и желтый акцептор) , разделенная упругого пептидом 3. В отличии от С- или N-концевого мечения, этот датчик вставлен во внутреннем сайт белка для измерения механической силы, передаваемой через белок, ведет себя как датчик молекулярной деформации. Повышение механических напряжений через результаты датчика к увеличению расстояния между FRET-рвоздух, что приводит к снижению FRET 3. В результате лада обратно пропорциональна растягивающей силы.
Эти флуоресцентные основой датчики были разработаны для координационных белков адгезии (винкулины 3 и талины 4), белков цитоскелета (α-актинин 5), и клетка-клетка соединительных белков (Е-кадгерин 6, 7, VE-кадгерин 8 и РЕСЫ 8). Наиболее часто используемый и хорошо характеризуются упругий линкер в этих биосенсорах известен как TSmod и состоит из повторяющихся последовательности из 40 аминокислот, (GPGGA) 8, который был получен из паука шелка белка жгутовидного. TSmod было показано, ведет себя как линейная упругую нано-пружину, с FRET отзывчивостью к 1 до 5 пН растягивающего усилия 3. Различные длины жгутовидного могут быть использованы для изменения динамического гАнж из TSmod FRET силы чувствительности 9. В дополнении к жгутовидному, спектрин повторяет 5 и виллина заставку пептид (известный как HP35) 4 были использован в качестве эластичных пептидов между FRET-паром в аналогичных силовых биосенсорах 4. Наконец, недавний отчет показал , что TSmod также может быть использована для обнаружения сжимающих сил 10.
Недавно мы разработали датчик силы для линкера-цитоскелета ядерно (ЛИНК) сложный белок Nesprin2G с помощью TSmod вставляется в ранее разработанном усеченный белок Nesprin2G известного как мини-Nesprin2G (рис 2С), которая ведет себя так же , как эндогенные Nesprin-2G 11. Комплекс ЛИНКА содержит множество белков, которые ведут от наружного к внутренней части ядра, связывая цитоплазматические цитосколют к ядерной пластинке. Nesprin-2G представляет собой структурный белок связывания с какактина цитоскелета в цитоплазме и SUN белки в перинуклеарном пространстве. Используя наш биосенсор, мы смогли показать , что Nesprin-2G подлежит актомиозиновую-зависимую напряженность в NIH3T3 фибробластах 2. Это был первый раз, когда сила измеряется непосредственно через белок в комплексе ядерного ЛИНКА, и это, вероятно, станет важным инструментом для понимания роли силы на ядре в mechanobiology.
Протокол ниже приводится подробная методикой, как использовать датчик силы Nesprin-2G, в том числе экспрессии датчика натяжения Nesprin (Nesprin-TS) в клетках млекопитающих, а также сбора и анализа FRET изображений клеток, экспрессирующих Nesprin- TS. Используя перевернутую конфокальной микроскопии, оснащенный детектором спектрального, описание того, как измерить сенсибилизированные излучение FRET с использованием спектральной расслоении и обеспечивается ратиометрический FRET изображений. Выходные логометрических изображения могут быть использованы для относительного кваntitative сила сравнения. Хотя этот протокол ориентирован на экспрессию Nesprin-TS в фибробластах, он легко адаптируется к другим клеткам млекопитающих, в том числе обеих клеточных линий и первичных клеток. Кроме того, этот протокол, как он относится к приобретению и анализу изображений FRET может быть легко адаптирован к другим силе биосенсоров на основе FRET, которые были разработаны для других белков.
1. Получение Nesprin-2G датчик ДНК и другие плазмидной ДНК
2. Клетки с трансфекции Nesprin-2G и других плазмидной ДНК
3. Проверка эффективности трансфекции
4. Захват Спектральный Отпечатки из mTFP1 и Венеры флуорофоров для спектрального расслоении
5. Захват изображение Несмешанного
Обработка изображений и 6. Соотношение анализа изображений
В результате вышеуказанного протокола, плазмидная ДНК была приобретена из хранилища ДНК и трансформировали в клетках E.coli. E.coli , экспрессирующий ДНК датчика были отобраны из LB / ампициллин и амплифицировал в жидкой LB - бульоне. После амплификации векторов, ДНК...
Способ и демонстрация клеток живого изображения от механического напряжения через Nesprin-2G, белок в комплексе ядерного ЛИНКА, были описаны выше. До этой работы, различные методы, такие как микропипетки аспирации, магнитно-бусинки цитометрии, и микроскопического лазерной абляции, были ис?...
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана Томасом Ф. и Кейт Миллер Джеффресс Memoria Trust (к DEC) и NIH грант R35GM119617 (для DEC). Конфокальный микроскоп визуализация была выполнена в VCU наноматериалы Характеристика Ядро (НКК) фонда.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nesprin-TS DNA | Addgene | 68127 | Retrieve from https://www.addgene.org/68127/ |
Nesprin-HL DNA | Addgene | 68128 | Retrieve from https://www.addgene.org/68128/ |
mTFP1 DNA | Addgene | 54613 | Retrieve from https://www.addgene.org/54613/ |
mVenus DNA | Addgene | 27793 | Retrieve from https://www.addgene.org/27793/ |
TSmod DNA | Addgene | 26021 | Retrieve from https://www.addgene.org/26021/ |
Competent Cells | Bioline | BIO-85026 | |
Liquid LB Media | ThermoFisher | 10855001 | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10855001 |
Solid LB Bacterial Culture Plates | Sigma-Aldrich | L5667 | http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/l5667?lang=en®ion=US |
Ampicillin | Sigma | A9518 | |
Spectrophotometer | Biorad | 273 BR 07335 | SmartSpec Plus |
quartz cuvette | Biorad | 1702504 | Cuvette for SmartSpec Plus |
DNA isolation kit | Macherey-Nagel | 740412.5 | NucleoBond Xtra Midi Plus |
6-well cell culture dish | Falcon-Corning | 353046 | Multiwell 6-well Polystrene Culture Dish |
Dulbecco's Modified Eagle Medium, (DMEM) cell media | Gibco | 11995-065 | DMEM(1x) |
Bovine Serum | Life Technologies | 16170-078 | |
reduced serum cell media | Gibco | 31985-070 | Reduced Serum Medium, "optimem" |
Lipid Carrier Solution | invitrogen | 11668-019 | Lipid Reagent, "Lipofectamine 2000" |
1.5 mL sterile plastic tube | Denville | c2170 | |
Trypsin | Gibco | 25200-056 | 0.25% Trypsin-EDTA (1x) |
glass-bottom microscope viewing dish | In Vitro Scientific | D35-20-1.5-N | 35 mm Dish with 20 mm Bottom Well #1.5 glass |
Fibronectin | ThermoFisher | 33016015 | fibronectin human protein, plasma |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Gibco | 14190-144 | Dulbecco's Phosphate Buffered Saline |
15 mL sterile centrifuge tube | Greiner bio-one | 188261 | |
swinging rotor centrifuge | Thermo electron | Centra CL2 | Swinging rotor thermo electron 236 |
cell culture biosafety hood | Forma Scientific | 1284 | |
climate controlled cell culture incubator | ThermoFisher | 3596 | |
inverted LED widefield fluorescent microscope | Life technologies | EVOS FL | |
Clear HEPES buffered imaging media | Molecular Probes | A14291DJ | |
Fetal bovine Serum | Life technologies | 10437-028 | |
Temperature Controlled-Inverted confocal w/458 and 515 nm laser sources | Zeiss | LSM 710-w/spectral META detector | |
Outgrowth Media | Newengland Biolabs | B9020s | |
NIH 3T3 Fibroblasts | ATCC | CRL-1658 |
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