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Method Article
Début endosome fonctions dépendent de la polymérisation de l’actine-F. Nous décrivons ici une analyse axée sur la microscopie in vitro qui reconstitue la nucléation et la polymérisation de l’actine F sur les membranes endosomale précoce dans des éprouvettes, rendant ainsi cette série complexe de réactions se prêtent à biochimiques et génétiques manipulations.
Beaucoup de fonctions endosome précoce, particulièrement fret protéine membranaire de tri et de déformation, dépendent des patchs de courts filaments d’actine F nucléées sur la membrane endosomale. Nous avons établi une analyse axée sur la microscopie in vitro qui reconstitue la nucléation et la polymérisation de l’actine F sur les membranes endosomale précoce dans des éprouvettes, rendant ainsi cette série complexe de réactions se prêtent à la génétique et biochimique manipulations. Endosomale fractions sont préparées par flottaison dans les gradients de sucrose de cellules exprimant la protéine d’endosomes précoces GFP-RAB5. Fractions cytosoliques sont préparées à partir des lots distincts de cellules. Les endosomes et les fractions cytosoliques peuvent être stockées congelés dans l’azote liquide, si nécessaire. Dans l’essai, les endosomes et les fractions cytosoliques sont mélangées, et le mélange est incubé à 37 ° C dans des conditions appropriées (par exemple, force ionique, réduisant l’environnement). À l’heure souhaitée, le mélange réactionnel est fixe, et l’actine-F se révèle avec la phalloïdine. Polymérisation et nucléation de l’actine sont ensuite analysés par microscopie à fluorescence. Nous rapportons ici que ce test peut être utilisé pour étudier le rôle des facteurs qui jouent un rôle dans la nucléation de l’actine sur la membrane ou l’allongement subséquent, ramification ou réticulation des filaments d’actine-F.
Dans les cellules eucaryotes supérieurs, les protéines et les lipides sont internalisés dans les endosomes précoces où tri se produit. Certaines protéines et les lipides, qui sont destinés à être réutilisés, sont incorporés dans des régions tubulaires des endosomes précoces et ensuite transportées vers la membrane plasmique ou pour le trans-Golgi network (TGN)1,2. En revanche, les autres protéines et des lipides sont emballés sélectivement en régions des endosomes précoces qui présentent un aspect multivésiculaires. Développer ces régions et, sur le détachement des membranes d’endosomes précoces, éventuellement mature gratuit endosomale transporteur vésicules ou multivésiculaires (VME/Mvc), qui sont chargés du transport de marchandises vers la fin des endosomes1, 2.
L’actine joue un rôle crucial dans le processus de remodelage de membrane associé à la capacité de tri endosomal et endosome biogenèse. Protéine triant le long des voies de recyclage à la membrane plasmique ou le TGN dépend de la retromer complexe et les protéines associées. Ce mécanisme de tri semble être couplée à la formation de recyclage tubules par interactions de la retromer complexe, avec la guêpe et cicatrice homologue (WASH) complexe et ramifié actine3,4,5 . En revanche, molécules destinées à la dégradation, particulièrement active les récepteurs de signalisation, sont triés dans des vésicules intraluminal (ILVs) par les endosomes tri complexes requis pour le transport (ESCRT)2,6, 7. Alors qu’on ne connaît pas le rôle éventuel de l’actine dans le processus de tri ESCRT dépendant, F-actine joue un rôle important dans la biogenèse des VME/MVC et transport au-delà des endosomes précoces. En particulier, nous avons constaté qu’annexine A2 lie régions enrichies en cholestérol et avec spire1 de l’endosome précoce, nucléation de polymérisation de l’actine-F. La formation du réseau ramifié actine observée sur les endosomes requiert l’activité de ramification de la protéine liée à l’actine (ARP) 2/3 complexe, ainsi que la moésine de protéine ERM et la liaison de l’actine protéine cortactin8,9.
Nous décrivons ici une analyse axée sur la microscopie in vitro qui reconstitue la nucléation et la polymérisation de l’actine F sur les membranes endosomes précoces dans des éprouvettes. Ce test a été utilisé précédemment pour enquêter sur le rôle de l’annexine A2 dans la nucléation de l’actine F et de la moésine et cortactin dans la formation d’endosomes actine réseaux8,9. Avec ce protocole in vitro , la série complexe de réactions qui se produisent sur les endosomes au cours de la polymérisation de l’actine se prête à l’analyse biochimique et moléculaire des étapes du processus, y compris de nucléation de l’actine, linéaire polymérisation, ramification et réticulation.
1. solutions et préparations
Remarque : tous les tampons et les solutions doivent être préparées en bidistillée (dd) H 2 O. Parce que l’état d’hydratation du saccharose varie, la concentration finale de toutes les solutions de saccharose doit être déterminée à l’aide d’un réfractomètre.
2. Culture cellulaire
3. Préparation de Fraction endosomale
Remarque : ce protocole décrit la préparation simple de fractions subcellulaires contenant des endosomes et les autres membranes légères. Le cas échéant, les fractions purifiées endosome peuvent également être utilisée 11. Préparer 2 boîtes de Pétri (diamètre extérieur de 10 cm, 57 cm 2) de cellules confluentes exprimant GFP-RAB5 comme matériau de départ. Le nombre total de cellules HeLa confluentes dans 2 boîtes de Pétri correspond grosso modo à 2,5 x 10 7 cellules. Lorsque nécessaire, les endosomes peuvent également être préparés de cellules appauvries d’une protéine d’intérêt (p. ex., à l’aide d’Arni ou CRISPR/Cas9) et/ou surexprimant une forme type sauvage ou mutant de la protéine d’intérêt, exprimant toujours GFP-RAB5.
attention : toutes les étapes du protocole fractionnement doivent être effectuées sur glace
4. Préparation du cytosol
Remarque : préparer 2 boîtes de Pétri (10 cm de diamètre ; 57 cm 2) de cellules HeLa confluentes comme matériau de départ. Lorsque nécessaire, le cytosol peut également être préparé de cellules appauvries d’une protéine d’intérêt (p. ex., à l’aide d’Arni ou CRISPR/Cas9) et/ou surexprimant un type sauvage ou la forme mutante de la protéine d’intérêt. En ce qui concerne le protocole de fractionnement endosome, toutes les étapes doivent être suivies sur Ice.
5. Dosage de polymérisation de l’actine Endosome dépendant de mesure In Vitro
Remarque : polymérisation de l’actine Endosome-dépendantes peut être effectuée à l’aide de deux approches alternatives. Dans la première approche, les matériaux sont mélangés dans un tube à essai, fixe et transférés à un lamelle couvre-objet et analysés. Dans la deuxième approche, décrite ici, le test peut être effectué directement dans la chambre d’imagerie et peuvent être fixes et analysé sans perturbations mécaniques ( Figure 2). Dans cette deuxième approche, le mélange d’essai n’est pas transféré d’un tube à essai à un lamelle couvre-objet et reste donc non perturbé, diminuant le danger des réseaux d’actine F étant physiquement perturbé pendant le transfert. En outre, cette seconde approche est compatible avec une analyse Time-lapse de la polymérisation de l’actine F. Il est à noter qu’on a observé aucune différence dans l’analyse de la polymérisation de l’actine F avec deux approches.
Remarque : Utilisation coupe conseils tout au long du protocole.
6. Ac de l’imagequisition et analyse du réseau d’actine
Mieux comprendre la formation de taches d’actine F sur les membranes endosome précoce, nous avons suivi le protocole indiqué dans la Figure 2. En bref, les cellules ont été transfectées avec GFP-RAB5 et puis les endosomes précoces ont été préparés par fractionnement subcellulaire. Ces purifiées endosomes précoces ont été incubées avec cytosol afin de fournir l’actine lui-même ainsi que d’autres facteurs éventuellement impliqués dans la...
L’actine joue un rôle crucial dans l’endosome membrane dynamique4,14. Nous avons déjà indiqué que la polymérisation et nucléation de l’actine se produisent dans les endosomes précoces, formant des petits correctifs d’actine F ou réseaux. Ces réseaux d’actine F est absolument requis pour le transport membranaire au-delà des endosomes précoces le long de la voie de dégradation. Intervenir à n’importe quelle étape de ce processus de nucléa...
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun intérêt financier concurrentes.
Prise en charge a été reçue de la Swiss National Science Foundation ; le programme Suisse Sinergia ; le helvético-polonaise recherche Programme (PSPB-094/2010) ; PRN en biologie chimique ; et LipidX de l’initiative Suisse SystemsX.ch, évaluée par la Swiss National Science Foundation (à G.). M. O. a été soutenu par une bourse à long terme de l’EMBO (Fota-516-2012).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
NaCl | Sigma-Aldrich | 71380 | |
KCl | Acros Organics | 196770010 | |
KH2PO4 | AppliChem | A1042 | |
Na2HPO4 | Acros Organics | 424370025 | |
Hepes | AppliChem | A3724 | |
Magnesiun acetate tetrahydrate | Fluka | 63047 | |
Dithiothreitol (DTT) | AppliChem | A2948 | |
Imidazole | Sigma-Aldrich | 10125 | |
NaOH | Fluka | 71690 | |
Sucrose | Merck Millipore | 107687 | |
Leupeptin | Roche | 11017101001 | |
Pepstatin | Roche | 10253286001 | |
Aprotinin | Roche | 10236624001 | |
Paraformaldehide | Polysciences. Inc | 380 | |
Alexa Fluor 555 phalloidin | Molecular Probes | A34055 | |
Actin rhodamine | Cytoskeleton. Inc | APHR-A | |
Mowiol 4-88 | Sigma-Aldrich | 81381 | poly(vinyl alcohol), Mw ~31 000 |
DABCO | Sigma-Aldrich | D-2522 | |
Tris-HCl | AppliChem | A1086 | |
β-casein | Sigma-Aldrich | C6905 | |
Filter 0.22um | Millex | SL6V033RS | |
Round 10cm dishes for cell culture | Thermo Fisher Scientific | 150350 | |
Plastic Pasteur pipette | Assistent | 569/3 40569003 | |
15-ml polypropylen tube | TPP | 91015 | |
Hypodermic Needle 22G Black 30mm | BD Microlance | 300900 | |
Sterile Luer-slip 1ml Syringes without needle | BD Plastipak | 300013 | |
Micro glass slides | Assistent | 2406 | |
18X18-mm glass coverslip | Assistent | 1000/1818 | |
SW60 centrifuge tube | Beckman coulter | 344062 | |
TLS-55 centrifuge tube | Beckman coulter | 343778 | |
200-μl yellow tip | Starlab | S1111-0706 | |
1000-μl Blue Graduated Tip | Starlab | S1111-6801 | |
1.5-ml test tube | Axygen | MCT-175-C 311-04-051 | |
18-mm diameter round coverslip | Assistent | 1001/18 | |
35-mm diameter round dish with a 20-mm glass bottom (0.16-0.19 mm) | In vitro Scientific | D35-20-1.5-N | |
Refractometer | Carl Zeiss | 79729 | |
Plasma cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | |
Sorvall WX80 Ultracentrifuge | Thermo Fisher Scientific | 46900 | |
Tabletop ultracentrifuge | Beckman coulter | TL-100 | |
SW60 rotor | Beckman coulter | 335649 | |
TLS-55 rotor | Beckman coulter | 346936 | |
Confocal microscopy | Carl Zeiss | LSM-780 | |
Fugene HD transfection reagent | Promega | E2311 | |
Protein assay reagent A | Bio-Rad | 500-0113 | |
Protein assay reagent B | Bio-Rad | 500-0114 | |
Protein assay reagent S | Bio-Rad | 500-0115 | |
Cell scraper | Homemade | Silicone rubber piece of about 2 cm, cut at a very sharp angle and attached to a metal bar or held with forceps | |
Refractometer | Carl Zeiss | ||
Minimum Essential Medium Eagle (MEM) | Sigma-Aldrich | M0643 | |
FCS | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
MEM Non-Essential Amino Acids (NEAA) | Thermo Fisher Scientific | 11140-035 | |
L-Glutamine | Thermo Fisher Scientific | 25030-024 | |
Penicillin-Streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140-122 | |
pH Meter 691 | Metrohm | ||
ImageJ software | NIH, Bethesda MD |
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