Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
This protocol describes how to use total internal reflection fluorescence microscopy to visualize and track single receptors on the surface of living cells and thereby analyze receptor lateral mobility, size of receptor complexes as well as to visualize transient receptor-receptor interactions. This protocol can be extended to other membrane proteins.
Tek molekül mikroskopi bu yönünü (örneğin., Kinetik, farklı devletler ve toplumlarda, geçici etkileşimler birlikteliği), genellikle topluluk ölçümleri gizlidir, gibi ilgili özellikle, sinyal molekülleri davranışını analiz etmek için güçlü bir yaklaşım olarak ortaya çıkmaktadır standart biyokimyasal veya mikroskopi yöntemleri ile elde edilen. Bu nedenle, böyle bir reseptör-reseptör etkileşimleri gibi dinamik olaylar, yüksek uzaysal çözünürlüklü bir canlı hücrede gerçek zamanlı olarak takip edilebilir. Bu protokol küçük ve parlak bir organik florofor ve doğrudan canlı hücre yüzeyi üzerinde bir reseptörleri görselleştirmek için toplam iç yansıma flüoresans (TIRF) mikroskopisi ile etiketleme göre bir yöntem tarif edilir. Bu yaklaşım, bir tam, reseptörleri lokalize reseptör komplekslerinin boyutunu ölçmek ve bu geçici reseptör-reseptör etkileşimleri gibi dinamik olayları yakalamak için izin verir. Protokol pe nasıl ayrıntılı bir açıklamasını sağlarnumune hazırlama, görüntü elde etme ve görüntü analizi de dahil olmak üzere, tek bir molekül deney, rform. Bir örnek olarak, bu yöntemin uygulanması, iki G-proteinine kenetlenmiş reseptörlerin analiz etmek için, yani., 2-adrenerjik ve γ-aminobütirik asit tipi B (GABA B) reseptörü β, bildirilir. Protokol başka zar proteinleri ve farklı hücre modellerinde, transfeksiyon yöntemleri ve etiketleme stratejileri adapte edilebilir.
Hücre yüzeyi üzerinde bulunan reseptörler hücre dışı ortamı algılar ve bu tür koku maddeleri, iyonlar küçük, nörotransmiterler ve büyük protein hormonları olarak uyaranlara, çeşitli yanıt. Hücresel zarların akışkan doğası, reseptörler ve diğer membran proteinleri hareketlerini sağlar. Bu protein kompleksleri ve bu gibi fonksiyonel birimleri içine monte ve hücre içine sinyalleri nakletmek için reseptörler tarafından kullanılan gibi geçici protein-protein etkileşimleri, oluşumu oluşumu için gereklidir. Örneğin, hücre yüzey reseptörlerinin 1 en büyük ailesini oluşturan G-protein bağlı reseptörler (GPCR'ler), sinyal transdüksiyon ince ayarlı düzenleme dahil olmak üzere görünür ve di-/oligomers oluşturmak üzere önerilmiştir önemli fizyolojik ve farmakolojik sonucu 2-5 olabilir.
Tek molekül mikroskopi doğrudan yüksek spatiotemp ile görselleştirme büyük bir potansiyele sahipOral çözünürlük ilişkisi de dahil olmak üzere canlı hücrelerin yüzeyinde yer alan ayrı ayrı reseptörler dinamik davranışı dimerler ve yüksek dereceli moleküler kompleksleri oluşturmak için 6-10. Bu genellikle moleküllerin binlerce veya milyonlarca ortalama davranışını rapor standart biyokimyasal ve mikroskopi yöntemleri ile karşılaştırıldığında çeşitli avantajlar sunmaktadır.
Yeterince parlak ve ışığa floroforuyla Protein etiketleme tek-molekül mikroskopi için esastır. Bu protokol, kovalent olarak hücre yüzeyi reseptörlerine küçük ve parlak bir organik florofor takmak için son zamanlarda ortaya SNAP etiketi 11 yararlanır. SNAP dönüşümsüz flüoroforla konjuge benzilguanin (flüoroforla-BG) türevleri ile etiketlenmiş olabilir insan DNA onarım enzimi O 6-alkylguanine-DNA alkyltransferase, türetilen bir 20 kD protein etikettir. CLIP, SNAP türetilen bir başka mühendislik etiket yerine, florofor-c ile etiketlenebilironjugated benzylcytosine türevleri 12.
Bu yazıda bildirilen protokol transfect ve etiket küçük organik floroforlar ile 11 reseptörlerini SNAP-etiketli ve canlı hücrelerin 10 yüzeyinde tek reseptörler veya reseptör kompleksleri görselleştirmek için toplam iç yansıma floresan (TIRF) mikroskopi için nasıl kullanılacağı açıklanır. Bir hücre dışında SNAP-etiketli hücre yüzey proteininin 10>% 90 verim, en etiketleme bildirilen protokol ile sonuçlanır. Reseptör komplekslerinin boyut ve hareketlilik analiz etmek için, hem de geçici reseptör-reseptör etkileşimlerinin yakalamak için tek molekül verilerin kullanımı ile ilgili daha fazla bilgi sağlanır. Tüm protokolünün şematik bir iş akışı, Şekil 1 'de verilmiştir. Bir örnek olarak, Çin Hamsteri Yumurtalık SNAP-etiketli G-protein-bağlanmış reseptörler (GPCR'ler) ile (CHO) hücrelerinin transfeksiyonu gibi bir florofor BG türevi ile etiketleme ve ardından iyi uygulama quantif olaraky ve monitör reseptör di-/oligomerization açıklanmıştır. Bu protokol, diğer hücre yüzey proteinleri ve floresan etiketler (örneğin,., CLIP), hem de diğer transfeksiyon ve etiketleme yöntemleri için uzatılabilir.
1.. Numune Hazırlama
2.. Image Acquisition
NOT: toplam iç yansıma floresan bir yağ daldırma yüksek sayısal açıklık objektif (. Örneğin, 100x magnification/1.46 sayısal diyafram), uygun lazerler (örn., 405 nm, 488 nm, 561 nm ve 645 ile donatılmış (TIRF) mikroskop kullanın nm diyod lazerleri), bir elektron çarparak şarj akuplaj düzenli (EMCCD) kamera, bir kuluçka makinesi ve bir floresan moleküller görselleştirmek için bir sıcaklık kontrolü.
3.. Kalibrasyon (Cam ve moleküllü / dimerik Reseptör Kontroller Tek Flüoroforlar)
4.. Görüntü Analizi
Açıklanan protokol, farklı zar proteinlerinin çeşitli uygulanabilir. Bir örnek olarak, β-2 adrenerjik ve GABA B reseptörleri ile elde edilen sonuçlar Örnek 10, rapor edilmiştir. Tek moleküllerin floresan sinyaller zayıf olduğu için, eşiğe minimizasyonu başarılı sonuçlar için ilk önemli adımdır. Bu nedenle, geniş bir temizlenmiş lamelleri (Şekil 2A) kullanımı yanı sıra örnek otoflüoresanı (örn.., Fenol kırmızısız ortamını...
Açıklanan protokol, tek molekül düzeyinde mekansal, hareket ve hücre yüzeyi reseptör komplekslerinin boyut analizi sağlar. Floresan proteinlerin kullanımı ile karşılaştırıldığında, daha parlak ve daha ışığa karşı olan küçük organik florofor ile etiketleme, tek reseptör parçacıkların genişletilmiş görselleştirme işlemini ifa etmesi avantajına sahiptir. Son derece düşük ekspresyon düzeyi elde edildiği (<0.45 reseptör parçacıkları / um 2), reseptörler ve diğer z...
The authors declare that they have no competing financial interests.
The development of this protocol was supported by grants from the European Research Council (Advanced Grant TOPAS to M.J.L.) and the Deutsche Forschungsgemeinschaft (Grants CA 1014/1-1 to D.C. and SFB487 to M.J.L.). T.S. was supported by the Alexander von Humboldt Foundation.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chloroform | AppliChem GmbH | A1585 | CAUTION: toxic and irritating substance as well as a possible carcinogen |
NaOH | Sigma-Aldrich | S8045 | CAUTION: strong base and highly corrosive reagent |
Absolute ethanol | Sigma-Aldrich | 32205 | |
Glass coverslip | Marienfeld-Superior | 111640 | 24 mm diameter, 0.13-0.16 mm thickness |
0.2 mm sterile filter | Sarstedt | 83.1826.001 | |
CHO cells | ATCC, USA | ATCC CCL-61 | Chinese hamster ovary cell line |
6-well cell culture plate | Nunc | 140675 | |
DMEM/F-12 medium | GIBCO, Life Technologies | 11039-021 | Phenol-red free medium |
Fetal bovine serum | Biochrom | S 0115 | |
Penicillin - streptomycin | Pan Biotech GmbH | P06-07 100 | |
Trypsin-EDTA | Pan Biotech GmbH | P10-23100 | |
Lipofectamine 2000 | Invitrogen, Life Technologies | 11668-019 | |
Opti-MEM I Reduced Serum Medium | Invitrogen, Life Technologies | 31985-047 | |
Fluorophore-conjugated benzylguanine | New England BioLabs | S9136S | SNAP-Surface Alexa Fluor 647. Make a 1 mM stock solution in DMSO. Store at -20°C. |
DMSO | AppliChem GmbH | A1584 | |
Imaging buffer: | 137 mM NaCl, 5.4 mM KCl, 2 mM CaCl2, 1 mM MgCl2, 10 mM HEPES, pH 7.3, sterile-filtered | ||
NaCl | AppliChem GmbH | A1371 | |
KCl | AppliChem GmbH | A3582 | |
CaCl2 | AppliChem GmbH | A2303 | |
MgCl2 | AppliChem GmbH | A3618 | |
HEPES | AppliChem GmbH | A3724 | |
Imaging chamber | Molecular Probes, Life Technologies | A-7816 | Attofluor Cell Chamber, for microscopy |
TIRF-M | Leica | Model: DMI6000B | |
TIRF objective | Leica | 11 506 249 | HCX PL Apo 100x/1.46 Oil CORR |
EM-CCD camera | Roper Scientific | Photometrics Cascade 512B | |
Temperature controller | Pecon | Tempcontrol 37-2 digital | |
ImageJ software | NIH, USA | http://rsbweb.nih.gov/ij | |
u-track software | Laboratory for computational cell biology, Dept. of Cell Biology, Harvard Medical School, USA | http://lccb.hms.harvard.edu/software.html | |
Matlab software | The MathWorks, USA |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır