Tek Moleküllerin Motilitesi ve S. cerevisiae Hücrelerinden Saflaştırılmış Çift Yönlü Kinesin-5 Cin8 Kümeleri

Çift yönlü mitotik kinesin-5 Cin8, hareketlilikleri sırasında bölünen ve birleşen kümelerde birikir. Kümelerdeki birikim ayrıca Cin8'in hızını ve yönlülüğünü de değiştirir. Burada, saflaştırılmış Cin8-GFP ile motilitesi tahlilleri ve tek moleküllerin ve Cin8 kümelerinin hareketli özelliklerinin analizi için bir protokol açıklanmaktadır.

Mitotik bipolar kinezin-5 motorlar, iş mili dinamiklerinde temel işlevleri yerine getirir. Bu motorlar, aktif kompleksin zıt uçlarında bulunan iki çift katalitik motor alanına sahip homo-tetramerik bir yapı sergiler. Bu benzersiz mimari, kinesin-5 motorlarının antiparalel mil mikrotübüllerini (MTs) çapraz bağlamasını ve kaydırmasını sağlar, böylece iş mili kutuplarını birbirinden ayıran dışa doğru yönlendirilmiş kuvveti sağlar. Daha önce, kinesin-5 motorlarının yalnızca artı uçlu yönlendirildiğine inanılıyordu. Bununla birlikte, son zamanlarda yapılan çalışmalar, birkaç mantar kinezin-5 motorunun eksi uçlu tek molekül seviyesine yönlendirildiğini ve çeşitli deneysel koşullar altında yönselliği değiştirebileceğini ortaya koymuştur. Saccharomyces cerevisiae kinesin-5 Cin8, bu tür çift yönlü motor proteinin bir örneğidir: yüksek iyonik mukavemet koşullarında, Cin8'in tek molekülleri, MT'lerin eksi uç yönünde hareket eder. Ayrıca, Cin8'in ağırlıklı olarak MT'lerin eksi ucunda hareketli kümeler oluşturduğu ve bu kümelenmenin Cin8'in yön değiştirmesine ve yavaş, artı uçlu yönlendirilmiş hareketliliğe maruz kalmasına izin verdiği gösterilmiştir. Bu makale, GFP etiketli kinesin-5 Cin8 ile çalışmanın tüm adımları için, S. cerevisiae hücrelerinde protein aşırı ekspresyonundan ve saflaştırılmasından in vitro tek moleküllü motilitesi testine kadar ayrıntılı bir protokol sunmaktadır. Burada açıklanan yeni geliştirilen bir yöntem, floresan yoğunluklarına bağlı olarak tek moleküller ve Cin8 kümeleri arasında ayrım yapmaya yardımcı olur. Bu yöntem, tek moleküllerin ve Cin8 kümelerinin hareketliliğinin ayrı ayrı analizini sağlar, böylece Cin8 hareketliliğinin küme boyutuna bağımlılığının karakterizasyonunu sağlar.

Ökaryotik hücrelerdeki çok sayıda hareketlilik olayı, moleküler motor proteinlerin işlevi tarafından aracılık edilir. Bu motorlar sitoiskelet filamentleri, aktin filamentleri ve mikrotübüller (MTs) boyunca hareket eder ve ATP hidrolizinin kimyasal enerjisini, hücreler içindeki biyolojik hareketliliği yönlendirmek için gereken kinetik ve mekanik kuvvetlere dönüştürür. MT bazlı S. cerevisiae Cin8, iş mili MT'lerini çapraz bağlayan ve kaydıran bipolar, homotetramerik kinesin-5 motor proteinidir¹. Cin8, mitoz sırasında, iş mili montajı 2,3,4'te ve anafaz

1. Tamponların ve reaktiflerin hazırlanması

1. Arabellek
   1. -Leu aa bırakma karışımı: Adenin, Uracil, Triptofan, Histidin, Lizin ve Metiyonin'in her birini 2 g karıştırın ve oda sıcaklığında saklayın.
   2. Rafinozlu maya seçici ortam (1 L): 6.7 g maya azot baz (amonyum sülfat ile), 2 g -Leu aa bırakma karışımı ve 20 g rafinozu çift damıtılmış suda tamamen çözünene kadar karıştırarak (ısıtmadan) karıştırın. 0,22 μm'lik bir filtre kullanarak, çö.......

Deney, tek MT'ler üzerinde farklı küme boyutlarındaki çift yönlü motor protein Cin8'in hareketlilik özelliklerini araştırmayı amaçlamaktadır. Cin8-GFP'nin temsili motilitesi, motorun zaman içindeki uzamsal konumunun gösterildiği Şekil 5A'daki kimograflardan da belirgindir.

Cin8-GFP'nin hareketli özelliklerinin analizi için, ilk olarak, MT'ye bağlı her bir hareketli Cin8-GFP parçacığına küme boyutu atanır (adım 4.3) ve daha sonra incelen.......

Bu çalışmada, çift yönlü kinezin-5 Cin8 ile tek moleküllü motilite testi için bir protokol ve motilitenin analizi sunulmuştur. C-terminalindeki doğal nükleer lokalizasyon sinyalini (NLS) içeren tam uzunluktaki^{Cin8 18} , yerli konakçı S. cerevisiae'den arındırılmıştır. Cin8 bir nükleer motor proteini olduğundan, S. cerevisiae hücrelerinin sıvı azot altında öğütülmesi, hücre lizisi için en etkili yöntem olarak bulunmuştur. Lizisten sonra, metal afi.......

Bu araştırma kısmen İsrail Bilim Vakfı hibesi (ISF-386/18) ve L.G.'ye verilen İsrail İki Uluslu Bilim Vakfı hibesi (BSF-2019008) tarafından desteklenmiştir.