Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Biz ayrıntılı yordamlar ve mekanik özellikleri ve mekanik unfolding yollar tek protein moleküllerinin bir Atomik kuvvet mikroskobu kullanarak ölçmek için stratejileri açıklar. Ayrıca seçim ve bloklama iyi tek protein molekülü kayıtları için bir başvuru olarak temsilcisi sonuçları göster.
Katlama işlemi yerel 3D yapıları için onların amino asit dizisi üzerinden proteinlerin tayini Biyolojide önemli bir sorundur. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) germe ve belirli unfolding ve özellikleri refolding doğrudan kanıt veren gevşeme tek protein moleküllerinin sağlayarak bu sorunu ele alabilir. AFM tabanlı tek molekül kuvvet-spektroskopisi (AFM-SMFS) sürekli olarak geleneksel toplu (biyokimyasal) ölçümlerde mümkün olmayan proteinler yüksek enerjili biçimler ölçmek için bir yol sağlar. AFM-SMFS prensipleri göstermek için pek çok makalesi yayımlandı rağmen etraflıca bir iletişim eksikliği nedeniyle SMFS deney kolay değildir. Bu çalışmada kısaca AFM prensipleri göstermek ve kapsamlı detay iletişim kuralları, yordamlar ve veri analizi SMFS deneyler iyi sonuçlar elde etmek için bir kılavuz olarak. Biz tek protein mekanik unfolding ölçümleri temsilcisi SMFS sonuçlarını göstermek ve stratejileri için bazı yaygın karşılaşılan sorun giderme sorunları sağlar.
Tek molekül kuvvet spektroskopisi (SMFS) tarafından AFM gelişmeler tek protein molekülleri malzemelerin mekanik manipülasyon ve hassas etkinleştirdiniz. Bu karakterizasyonu protein mekaniği1,2,3, protein-ligand etkileşimleri4, protein-protein etkileşimleri5, katlama protein hakkında yeni anlayışlar üretti ve protein bazlı mühendislik malzemeler6,7,8. SMFS protein eğitimi için özellikle yararlı unfolding, yavaş yavaş kendi sertlik verir rise için sürekli artan bir kontur uzunluğu göre genişletmek için protein molekül içinde kimyasal ve fiziksel Tahvil sağlar AFM tarafından germe olarak. Bu bir protein molekülünün esneme ani geçişe rüptürü olayında ortaya çıkan kuvvet-uzantısı eğri üretmek (veya tepe zorla). Gücü en yüksek mekanik açılım sürecinde protein unfolding kuvvet ve yapısal değişikliği doğrudan bilgi verir. AFM kullanarak ilk çalışmalar titin1 ölçülen ve roman yönlerini unfolding ve yoğun kimyasal madde veya aşırı sıcaklıklara gibi doğal olmayan denatüranlar kullanmaya gerek kalmadan fizyolojik koşullar altında refolding protein bulundu.
Burada sadece AFM dikkate da SMFS deneyler aletleri, çeşitli üzerinde yapılmaktadır. AFM dört ana öğelerden oluşur: sonda, Dedektör, örnek sahibi ve piezoelektrik inceden inceye gözden geçirmek. Sonda bir konsol free-swinging ucunda keskin bir yolgösterendir. Kalibrasyon sonra konsol ekli bir molekülünün germe sırasında bükme tam Kuvvetleri Hooke'un Kanunu kullanarak belirlemek için konsol rahat yansıyan lazer ışını kullanılarak ölçülür. Bir lazer ışını diyot Merkezi'nden çıkarılması ile orantılı olarak Sinus bir çeyreği fotodiyot dedektörü yansıyan lazer ışını projelere. Substrat sıvı protein örneği ile alt nanometre hassasiyetle kontrol edilebilir bir 3D piezoelektrik sahne üzerine monte edilmiştir. Bir bilgisayar gerilim fotodiyot dedektörleri okur ve bilgisayar kontrollü voltaj kaynağı 3D adımında denetler. Bu piezo aktüatör aşamalar genellikle kapasitif ile donatılmıştır veya germe-pozisyon sensörleri tam ölçü piezo deplasman ve geri besleme kontrol sistemi aracılığıyla doğru histeresis detektörler. Sensör sinyal çıkış piezo denetleyicisinden fabrika kalibre piezo gerilim sabiti kullanılarak mesafe içine dönüştürülür. Çekerek bir deneme bir örnek kuvvet-uzantısı eğrisi Şekil 2' de gösterilmiştir.
AFM-SMFS deneyler iki türü vardır: sabit hız ve sürekli kuvvet ölçümleri çekerek. Sürekli kuvvet SMFS ölçümleri Oberhauser vd. açıklanan Burada sabit hız ölçümleri üzerinde ele iken 9. Tipik bir AFM sabit hızda çekme deneyi yavaşça bir substrat prensibine göre bahşiş göre taşımak için bir piezo gerilim sağlayarak yapılır. Tipik bir deney başlangıçta yüzeyine karşı basarak ucu vardır. Çekerek ölçü belgili tanımlık substrate temasımız getirmek için belgili tanımlık uç uzak hareket ettirerek başladı. Bir protein ile temas ipucu başlangıçta gelirse çekilmiş olacak ve deplasman karşı kuvvet unfolding izleme ölçülecektir. Belgili tanımlık substrate ipucu ile temas geri getirilir ve rahatlatıcı bir izleme nerede protein katlanması kuvvet uzaklığı belirlenebilir ölçülür.
1. protein hazırlık
2. slayt hazırlama için numune hazırlama
3. numune hazırlama
4. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) Kurulum
Not: AFM ayarlamak için genel bir açıklama aşağıdadır ve bazı belirli ayrıntıları belirli araçları kullanılan bağlı olarak farklı olabilir. Kullanılan araçları kısmen ev yapımı ve Scholl13' te ayrıntılı olarak açıklanmıştır.
5. Atomik kuvvet mikroskobu kalibrasyon
6. veri toplama
7. veri analizi
Bu protokolden temsilcisi sonuçları Şekil 2' de gösterilmiştir. Her iki panelleri temsilcisi kuvvet-uzantısı eğrileri proteinler üzerinden göster. Alt protein--ilgi çekici bir, NI10C molekül kanat I91 protein gösterirken üst I91 polyprotein sonuçlarını gösterir. Bu kayıtlar I91 karakteristik gücünü göstermek (200 pN) ve kontur uzunluğu artışı (28 nm) hangi gösterir hizalama ve AFM kalibrasyonu başarılı oldu. Bu kuvvet...
Protokol kritik bir adımda "parmak izi tek molekül olaylar için" olumlu bir denetim olarak hizmet veren 1.1.2, adımda anlatılan bir polyprotein kullanımıdır. Genel olarak, orada polyprotein proteinler olayların unfolding gerekir (I91 için bu yaklaşık 28 yaklaşık 200 pN ve kontur uzunluğu artışı bir açılım güç anlamına gelir nm) belirsizliğe yer bırakmadan faiz protein gelişeceğini olmuştur sonuçlandırmak için. Örneğin, ne zaman faiz protein her iki taraftan üç I91 etki alanı tarafınd...
Yazarlar ifşa gerek yok.
Bu eser Ulusal Bilim Vakfı Hibe MCB-1244297 ve MCB-1517245 PEM için tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
AFM Specimen Discs, 15mm diameter | Ted Pella, Inc. | 16218 | Serve as base for glass substrate |
Round Glass Coverslips, 15mm diamiter No.1 Thick | Ted Pella, Inc. | 26024 | serve as glass substrate and base for gold coating |
Adhesive Tabs | Ted Pella, Inc. | 16079 | Paste on AFM Specimen Discs to provide a sticky face for attaching glass coverslips |
STD Multimode head assembly | Bruker Nano Inc. | 1B75C | AFM head |
Glass probe holder | Bruker Nano Inc. | MTFML-V2 | Glass probe holder for scanning in fluid with the MultiMode AFM. |
Microlever AFM probes | Bruker Nano Inc. | MLCT | Silicon Nitride cantilevers with Silicon Nitride tips, ideal for contact imaging modes |
AFM probes with Au coated tips | Bruker Nano Inc. | OBL-10 | Cantilevers for pulling on proteins with low unfolding force |
Multifunction Data Acquisition (DAQ) Card,16-Bit, 1 MS/s (Multichannel), 1.25 MS/s (1-Channel), 32 Analog Inputs | National Instruments | PCI-6259 | Data Acquisition for signals from AFM head and Piezo Actuators |
LISA Linear Piezo Stage Actuators | Physik Instrumente LP | P-753.11C | Piezo Actuator to control the position of substrate and perform pulling measurements |
XY Piezo Stage | Physik Instrumente LP | P-541.2CD | Piezo Actuator to control the position of substrate and scan on substrate surface |
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