Method Article
* Bu yazarlar eşit katkıda bulunmuştur
Arındırmak ve centrioles farklı yönelimleri Süper çözünürlük mikroskobu ve tek-parçacık ortalama için mükellef içinde çok sayıda resim için bir strateji geliştirdik.
Centrioles büyük makromoleküllerin grupları temel hücre hücre bölünmesi, hücre hareketliliği veya hücre sinyallemesi biyolojik işlemler düzgün yürütülmesi için önemli olan. Yeşil algler Chlamydomonas reinhardtii çalışmaya centriole mimari, işlev ve protein kompozisyon anlayışlı bir model olduğu ispatlanmıştır. Anlayış centriolar mimari doğru büyük gelişmeler rağmen mevcut zorluklardan biri içindeki rolü daha iyi anlamak için centriolar bileşenleri yapısal centriole bölgelerinde içinde kesin lokalizasyonu tespit etmektir Centriole Biyogenez. Büyük bir sınırlama bu organel kırınım sınıra yakın boyutları ile protein yerelleşme yorumlanması için sadelik floresans mikroskobu ile çözünürlükte yatıyor. Bu soruyu çözmek için biz bir yöntem arındırmak ve C. reinhardtii centrioles, çok sayıda farklı yönelimleri Süper çözünürlük mikroskobu kullanarak görüntü sağlıyor. Bu tekniği daha da floresan tek-parçacık (Fluo-SPA) satın centrioles çok sayıda nedeniyle ortalama ile veri işleme sağlar. Fluo-SPA oluşturur ortalamalar, C. reinhardtii centrioles farklı yönleri, böylece centriolar alt bölgelerinde farklı proteinler lokalizasyonu kolaylaştırmak içinde lekeli. Önemlisi, bu yöntem diğer türler veya diğer büyük makromoleküllerin grupları görüntü centrioles için uygulanabilir.
Centriole centrosome hayvan hücrelerinde çekirdek yer alır ve bir bazal vücut (centrioles bundan sonra adlandırılır) şablonu kirpikler veya kamçı birçok Ökaryotlar1,2olarak hareket edebilir bir evrimsel korunmuş organel olduğunu. Bu nedenle, centrioles sinyal hücre için iğ derlemesinden değişen temel hücre biyolojik işlemler için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, centriole derleme ya da işlev3ciliopathies ve kanser de dahil olmak üzere birçok insan patolojileri ile ilişkili bulunmuştur.
Centrioles nine-fold, simetrik, Mikrotubul üçlüsü tabanlı silindirik yapılar vardır, genellikle, ~ 450 nm uzun ve ~ 250 nm geniş4,5,6,7. Geleneksel elektron mikroskobu ve cryo-elektron tomografi, centrioles farklı türlerden olduğunu açıkladın centrioles üç farklı bölgeleri ile onların uzun ekseni boyunca polarize: proksimal bölge, merkezde bir çekirdek ve distal bölge5 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11. önemlisi, her bu bölgede belirli yapısal özelliklerini görüntüler. İlk olarak, 100 mil uzunluğundaki proksimal bölge lümen den iğne başı öğe12Mikrotubul üçlüsü bağlı çember hareketi yapısını içerir. İkincisi, 300-400 nm-uzun iç bölgesi fibröz yoğunlukları mikrotübüller iç yüzü boyunca lümen ve yapısal özellikler içerir: Y-şekilli bağlayıcı, C-tübül kuyruğu ve A-tübül9saplama. Son olarak, 50-100 nm distal bölge distal centriole5,13bölümünü surround alt distal ve distal ekleri sergiler.
Son yirmi yılda yaklaşık 100 farklı proteinler centriole14,15,16, bir parçası olmak bir geçerli tahmini için önde gelen centriolar proteinler giderek artan sayıda keşfi tarafından işaretlenmiş 17. bu gelişmeler rağmen bu proteinler centriole içinde kesin lokalizasyonu zor, özellikle yapısal alt bölge içinde kalır. Önemlisi, hassas bir yerelleştirme centriole yapısal bölgelerine atama işlevlerine daha iyi anlamak için çok önemlidir. Bu bağlamda, C. reinhardtii centrioles ilk sonra verilen silindir9,18,19, boyunca farklı yapısal özellikler delimitating tarafından her iki yönden vesile olmuştur Araştırmacılar bir alt alt yapısal bir bölgesine floresan mikroskopisi kullanılarak proteinlerin lokalizasyonu aralarındaki ilişkileri belirlemektir. Bu, örneğin, proteinler Bld12p ve Bld10p, proksimal bölge ve çember hareketi yapısı özellikle yerelleştirmek20,21,22,23içerir. Yerelleştirilmiş altyapı proteinler listesi de POB15 ve POC16, C. reinhardtii centrioles17iç Merkezi çekirdek bölgenin süslemeleri kütle spektrometresi tarafından tanımlanan iki roman protein içerir.
Bu kağıt yalıtmak ve C. reinhardtii centrioles sonraki süper çözünürlük mikroskobu ve tek-parçacık ortalama için görüntü için geliştirilen Yöntem tam bir açıklamasını sağlar. Bu hedefe ulaşmak için aşılması gereken teknik sınırlamalar betimlemek önemlidir. İlk olarak, centriole arıtma kez yalıtım9çeşitli adımlar sırasında kaybetmiş olmanın çember hareketi yapısı ile genel mimarisi etkileyebilir. İkinci olarak, centriole boyutlarının çok optik mikroskobu kırınım sınıra yakın olduğundan. Gerçekten de, confocal mikroskobu elde edilebilir yanal çözünürlük yaklaşık 200 nm24, centriole ve zçözünürlüğünde çapı benzer olduğunu-eksendir hakkında 2-3 x daha düşük, anisotropic bir birime lider. Üçüncü olarak, antikor etiketleme ve centriole yönlendirme heterojen bir protein belirli bir bölgesinde centriolar alt yerelleştirmek için gerekli yorumu sınırı olabilir. Son olarak, çok sayıda resim elde etmek ve bir benzersiz centriole yön bulmak üzere hücre başına sadece iki kopya centrioles bulunmaktadır. Bu teknik sorunları aşmak için Süper çözünürlük mikroskobu çeşitli yönleri kabul izole centrioles çok sayıda uygulama üzerinde dayanır bir yöntem geliştirdi. Önce yapısal olarak sağlam centrioles ve çember hareketi içeren procentrioles arınma sağlayan C. reinhardtii centrioles arındırmak için bir protokol anlatacağım. Sonra centrioles coverslips tarafından geleneksel görüntüleme veya Süper çözünürlük floresan mikroskopi için konsantre için adım adım bir protokol anlatacağız. Bu önemli bir adım centrioles içinde birden fazla yönelimleri yansıma sayısını artırmak için sağlar. Son olarak, tek-parçacık farklı yönelimleri centrioles algılama kolaylaştırır floresan mikroskoplar alınan veriler üzerinde ortalama gerçekleştirmek için bir prosedür anlatacağım. Özet olarak, bu yöntem görüntü centrioles için çeşitli türler veya diğer büyük makromoleküllerin grupları uygulanabilir.
1. medya hazırlık C. reinhardtii kültür ve Centriole yalıtım için
2. C. reinhardtii Centrioles yalıtım
Not: Bkz. Şekil 1.
3. Coverslips Tarih izole Centrioles miktar: Santrifüjü ve ayirt
Not: Şekil 2bakın.
4. Centrioles Coverslips Merkezi üzerine konsantrasyonu
Not: Bkz. Şekil 3.
5. tek-parçacık ortalama
Not: Bkz. Şekil 4.
C. reinhardtii Centriole yalıtım:
Centrioles, cw15- yalıtmak için C. reinhardtii hücreleri birkaç gün ışığı altında sıvı kültüründe yetiştirilen ve 10 dk. Pelleted hücreleri 1 x PBS ile yıkanmış için daha sonra Santrifüjü vasıl 600 x g tarafından pelleted ve içinde resuspended bir arabellek öncesinde son pH 4,5-4,7 değeri 0,5 M asetik asit 2 dk(Şekil 1)kullanarak bir pH şok gerçekleştirerek deflagellation deflagellation. 1 N KOH ekleme pH 7,0 için geri yüklemek için kullanıldı. Müstakil kamçı hücre vücutlarından ayırmak için deflagellated hücreleri ilk kamçı toplu kaldırmak için centrifuged. Pelet yapıldı sonra PBS ile 2 x yıkanmış ve yavaş yavaş bir % 25-sükroz yastık (Şekil 1B) önce yükleme 30 mL PBS resuspended. Tüp 600 x g 4 ° C'de müstakil kamçı çoğunu kaldırmak için 15 dk, bükülmüş. Santrifüjü sonra hücre cesetleri yayılır sukroz yastık (Şekil 1C) ve kaldırarak kurtarılan yaklaşık 30 mL süpernatant (kadar kırmızı ok Şekil 1C). Yıkanmış hücre elde edilen 20 mL sonra 20 mL soğuk PBS resuspended ve 600 x g 10 min için de centrifuged. Daha sonra süpernatant atıldı ve hücreleri tamamen 10 mL PBS resuspended. Hücreleri 250 mL şişe transfer edildi ve lizis arabellek resuspended hücrelere hemen eklendi. DNaz lizis için eklendi ve 1 h 4 ° C'de inkübe Hücre artıkları kaldırmak için bir Santrifüjü adım sonra (bkz. Şekil 1Dbeyaz Pelet) süpernatant ve dikkatle üzerine 2 mL % 60-sükroz yastık Santrifüjü 10.000 x g 4 ° C'de 30 dk için de önce yüklü toplanır Lizis için 100 mL unutmayın, 15 mL 8 Tüpler 12,5 mL sukroz tüp başına 2 mL yüklendi lizis arabellek karşılık gelen bu adımı gerçekleştirmek için kullanıldı. Santrifüjü sonra süpernatant çoğunu kaldırıldı ve minder üstünde ilâ 1 mL. Kalan süpernatant 1 mL sonra 2 mL yastık ile toplanan ve daha sonra karışık ve 24 mL son hacmi elde etmek için havuza alınmış. Havuz sonra bir 40 dolu olduğunu % - %50, % 70-sükroz degrade ve bükülmüş 68,320 x g 1 saat 15 dk 4 ° C'de için de Son olarak, izole centrioles bir iğne kullanarak Santrifüjü tüp alt kısmında bir delik yaparak toplanmıştır ve damla 12 x 500 µL kesirler içinde toplanmıştır. Farklı sükroz yüksek yoğunluk nedeniyle, çok yavaş başlangıç (% 70 sükroz) ve sonra daha fazla damla kurulan hızla (% 40 sükroz).
İzole Centrioles ayirt
Yalıtım yordamı kalitesini değerlendirmek için toplanan her degrade kesir 10 µL sonra bir coverslip destek adaptör (Şekil 2A-2B) kullanarak bir coverslip centrifuged. Önemlisi, coverslip güvenle kaldırmak için özel bir çengel aygıt dizayn edilmiştir (Şekil 2B). Daha sonra coverslips ayirt tarafından analiz edildi. CrSAS-6(Bld12p) karşı antikor Bu çalışmada çember hareketi yapısı ve α-tübülin (DMA1) centriolar duvar vurgulamak için varlığı belirtmek için kullanılmıştır. CrSAS-6 ve α-tübülin görüş alanı başına olumlu centrioles sayılması ve centrioles kesirler başına toplam sayısının hesaplanmasında hangi kesirler izole centrioles ( zenginleştirilmiş belirlemek mümkün Rakam 2F-2 H). Son kesirler arıtma işe yaradığını gösteren değil, iken ilginçtir, 6 kesirler (Şekil 2F ve 2 G, kesirler #1-6), centrioles için kesir #3, bir tepe ile zenginleştirilmiş. Belirli bu deneyde, toplam centrioles % 95'i CrSAS-6 ve α-tübülin kesir #3 için olumlu olduğunu unutmayın. Bu en izole centrioles onların saldırı korunur belirtir. Hiçbir zenginlik centrioles ilk kesirler gözlem yapılırsa, yalıtım yordam işe yaramadı ve yinelenmelidir. Not Bazı kamçı parçalar çoğunlukla kesirler centrioles yoksun olarak görülebilir.
Ardından, centrioles µL başına toplam sayısını hesaplamak için sayısının centriole görüş alanı başına Şekil 2' deHsunulan oranla çarpımı. Ortaya çıkan sayı sonra için ayirt centrioles µL başına sayısı elde etmek için kullanılan kesir hacmen bölünmüş olmalıdır. Bu özel yalıtım yordamda en zenginleştirilmiş kesir (ile görüş alanı 92 x 92 µm2) 0.00846 mm2 bir bölgenin yaklaşık 37 centrioles içerdiği. Yüzey tüp bölümünün 7.5 mm çapındaki 176 mm2toplam yüzey ile oldu. Karşılık gelen oranı sonra 176/0.00846 oldu 20,803.8, yani = toplam 10 µL içinde 769,740 centrioles (37 x 20, 803.8). Bu nedenle, 1 µL centrioles sayısı 76,974 oldu.
İzole Centrioles konsantrasyonu Coverslips üzerinde:
Centrioles başına sayısını artırarak daha fazla parçacık ortalama yordamlar için kullanılan benzer yönler tespit şansımızın artması yanı sıra kesin centriole yönünü tespit olasılığını artırır. Centrioles konsantre kesirler üzerinden coverslip üzerinde hala seyrek olduğu için centrioles bir yoğunlaştırıcı adlı coverslip (Şekil 3A) ortasında konsantre bir Santrifüjü aksesuar geliştirdik. 3-b yazdırma için kesin önlemler ile bir .stl dosyası bu el yazması ile temin edilebilir.
İlk olarak, 12 mm bir coverslip yoğunlaştırıcı (Şekil 3B) monte edilmiş. Adaptör coverslip üzerine yerleştirildi ve yuvarlak alt tüp ters ve birleştirilmiş adaptör ve yoğunlaştırıcı yerleştirilir. Yuvarlak alt tüp sonra yavaşça, böylece örnek (iletişim kuralı adım 4.2) yüklenmesini sağlayan ters. Centrioles sonra 10.000 x g 4 ° C'de 10 dakika için de centrifuged Bundan sonra centrioles ayirt için tabi ve CrSAS-6/Bld12p ve α-tübülin (Şekil 3 c-3E) için lekeli. Önemlisi, dar kurutma başlığını kullanılan (şekil 3D-3F) yaşındayken 183 centrioles görüş alanı görüldü ise yoğunlaştırıcı, görüş alanı (Şekil 3C), yaklaşık 30 centrioles görüldü. Centrioles 4 mm çapında coverslip ortasında tek bir diski kaplı unutmayın. Bu sonuç konsantrasyon adım çalışır ve böylece algılama hareket hızı ve görüntüleme coverslips tanımlanmış bir bölgede centrioles 6-fold bir zenginlik sağlar gösterir.
Floresan tek-parçacık izole, ortalama C. reinhardtii Centrioles:
Burada, yaklaşık 120 çözünürlüğe ulaşabilirsiniz SIM mikroskobu kullanarak görüntülü24nm, monoglutamylated tübülin (GT335, Şekil 4), centriolar mikrotübüller içinde mevcut bir tübülin değişiklik için lekeli centrioles vardı. C. reinhardtii centrioles olan yaklaşık 500 nm her zaman çiftler halinde uzun ve sık sık bulunan ile ilişkili olan, yeni probasal organları (procentrioles bundan sonra adlandırılır) çoğaltılamaz ve çizgili Mikrotubul ilişkili lifleri19. Bu nedenle, bu son montaj yaklaşık 1 µm büyük oldu. Bu nedenle ve tamamen centrioles görüntü için Z yığında izole centrioles satın öneririz.
Burada, satın alma sonra ImageJ28 (resim/yığınları/Z proje/en fazla yoğunluk projeksiyon, Şekil 4B) kullanarak bir maksimum yoğunluk projeksiyon yaparak son görüntü oluşturuldu. Böyle görüntüleri, bir tek-parçacık analiz cryo-elektron mikroskobu yazılımını kullanarak sınıfların centrioles benzer yönler ile yapmak gerçekleştirildi ve sonra ortalama gerçekleştirildi. Bunu yapmak için resmin rengini ilk nesneleri (Şekil 4C) daha iyi görmek için ters. Centrioles aldı el ile Xmipp3 gibi birkaç elektron mikroskobu yazılım programları entegre ve serbestçe kullanılabilir durum yazılım29 kullanarak her parçacık üzerinde ortalanmış bir kutusunda (Şekil 4D). Kutusunun boyutunu Kullanıcı tarafından tanımlanmış olması gerektiğini unutmayın. Burada, 31.84 bir piksel boyutu için 50 x 50 piksel kutularca nm kullanılmıştır. Ardından, tüm parçacıklar vardı (Şekil 4E) çıkarılan ve Xmipp3 kullanarak uyumlu (Şekil 4F). Ardından, dairesel bir maske 12 piksel yarıçapı her centriole centriolar çifti (Şekil 4G) üzerinden yalıtmak için uygulandı. Parçacıklar sonra sınıflandırılmış Xmipp3, birkaç ortalamalar üretmek için kullanıyorum. Sadece sınıf ortalamalar sapmak parçacıklar el ile dışlandı anlam homojen sınıf ortalamaları tutuldu. Bu adım, seçilen her yönü için kusursuza yakın ortalama oluşturmak için tekrarlandı. Beş yineleme sonra iki sınıf ortalama örneği oluşturulan: 63 nesneleri (Şekil 4H) en iyi bir görünüm ve bir yan görüntülemek 98 parçacıkların monoglutamylated centrioles (Şekil 4ben). Nesne boyutları yoğunluğu Arsa profil monoglutamylation sinyal boyunca doruklarına arasındaki uzaklığı ölçülerek belirlenmiştir.
Önemlisi, yan görünümü sınıf ortalama uzunluğu 260 ise nm çapında 250 nm, çekirdek içinde uzunluğu centriole17286 ± 33 nm bir bölgesine yerelleştirmek için gösterildi ölçülen monoglutamylated tübülin sinyal karşılaştırılabilir.
Resim 1 : Arıtma C. reinhardtii centrioles. (A)bu C. reinhardtii centrioles yalıtım için önde gelen her adım şematik gösterimi. Santrifüjü % 25-sükroz degrade üzerine sonra önce Protokolü (B) ve (C) temsilcisi adımları içerir. C panelinde kırmızı ok Santrifüjü sonra tutmak için en küçük birim gösterir. (D) Bu panel lysed hücre beyaz Pelet Santrifüjü sonra gösterir. Siyah oku Pelet gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 : Ayirt gerçekleştirileceği Santrifüjü set-up izole centrioles. (A) 10 µL toplanan her kesir, 100 µL (pH 7.2) 10 mM K-borular içinde seyreltilmiş ilk. (B) bu kapsayan bir 15 mL yuvarlak alt Tüp, 12 mm coverslip, coverslip için bir adaptör Santrifüjü cihazlar ve coverslip sonra Santrifüjü kurtarmak için ısmarlama bir çengel cihaz, şematik bir gösterimidir. Panelleri C ve D coverslip aralıklarla sonra kurtarmak açıklayan çizimler göster. (D) ve (C) yer çengel araç adaptörü oluklu kenarına mevcut deliğe yavaşça çekin. (E) bu resimleri ayirt görüntüleme gerçekleştirmek için gereken nemli odası vardır. Ok 12 mm coverslip gösterir. (F) bu (2 zoom) 63 X degrade kesirler #1-8, arıtma işlemi sırasında toplanan temsilcisi confocal görüntülere ve CrSAS-6 (kırmızı) ve α-tübülin (yeşil) için lekeli. İnsets beyaz kutu daha düşük büyütme sayısı olarak belirtilen bölge karşılık gelir. Ölçek çubuğu 10 µm. (G) = CrSAS-6 ve α-tübülin her kesir görüş alanı başına centrioles olumlu sayısını gösteren bir grafiktir. Zenginleştirme kesirler #1-6 Not. Centrioles her kesir alanında başına ortalama sayısı: #1 = 16,3 ± 4.7, #2 = 24.0 ± 4.6, #3 = 37,0 ± 17,0, #4 = 23.3 ± 11,4, #5 = 14,3 ± 2.1, #6 = 13,7 ± 9.3, #7 = 2.7 ± 1.2, #8 = 1.0 ± 0.0, #9 = 1.0 ± 0.0, #10 = 0.0 ± 0.0, #11 = ± 0,3 0,6, #12 = 0.0 ± 0.0. Her bölümü için 3 rasgele alanı görüntüsü. En zenginleştirilmiş kesir #3 sayarken centrioles % 95'i CrSAS-6 ve α-tübülin için olumlu bulduğumuzu, Not (n = 205 centrioles). Centrioles filmler ölçülen alanın mevcut sayısı oranını (H) A centrioles tüp alanında mevcut toplam sayısını hesaplamak için kullanılır. Centriole numarası µL başına 10 µL aslında centrifuged kesirler hesaplanır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3 : İzole centrioles centrifuged bağlantı, dağıtma kutuları kullanarak. (A) Bu panel gösterir centrioles coverslips ayirt 15 mL yuvarlak alt Tüp, yoğunlaştırıcı, 12 mm coverslip ve bir destek adaptör aparatı dahil olmak üzere önce üzerine konsantre için gerekli Santrifüjü cihazlar. (B) Bu panel Santrifüjü cihaz montajı için gereken adımları gösterir. Panelleri C-E CrSAS-6 (kırmızı) ve α-tübülin (yeşil) (C) olmadan veya (D-E) için dar kurutma başlığını ile lekeli centrioles confocal görüntülerini göster. İnsets beyaz kutu daha düşük büyütme sayısı olarak belirtilen bölge karşılık gelir. Ölçek çubuğu 10 µm. centrioles (konsantre alan kenarlığını noktalı çizgi gösterir) coverslip ortasında zenginleştirilmiş Not olduğunu. (F) Bu grafik centrioles görüş alanı olmadan ve dar kurutma başlığını başına sayısını temsil eder. Beş rastgele alanlar bakış analiz edildi. Centrioles ortalama sayısı, yoğunlaştırıcı, 29.8 ± 2.9, olmadan ve yoğunlaştırıcı, olduğunu 182.6 ± 11.5, P < 0,0001. İstatistiksel anlamlılık bir unpaired ttarafından değerlendirildi-test. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 : Tek-parçacık izole üzerinde ortalama C. reinhardtii centrioles. (A) Bu panel gösterir Z yığın görüntüleri ile GT335 lekeli ve SIM mikroskop kullanarak elde centrioles. (B) bu paneller bir maksimal yoğunluğu Z projeksiyon yığılmış görüntülerin göster. Ölçek çubuğu 1 µm. (C) bu panelleri göstermek bir temsili resim ters bir kontrast =. İlave bir zum centrioles daha iyi görselleştirmek için bileşenini temsil eder. (D) bu paneller Haritayı parçacık malzeme çekme. İlave nasıl parçacıklar tutuklandılar gösterir. (E) çıkarılan 5 örnekleri bunlar parçacıklar. (F) Bu panel parçacıklar hizalama sonra gösterir. (G) Bu panel parçacıklar bir maske uygulandıktan sonra gösterir. Panelleri H ve ı göstermek iki sınıf ortalama: (H) bir üst görünüm (63 parçacıklar) ve (ı) bir yan görünüm (98 parçacıklar). Çift Kişilik oklar GT335 sinyal boyutları gösterir. Ölçek çubuğu = 250 nm. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Ek dosya 1. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Ek dosya 2. Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.
Biyolojide zorluklardan biri bir mimari bağlamda proteinlerin kesin yerelleştirme deşifre etmektir. Onun Mimarlık cryo-elektron tomografi, ilginç ultrastructural özellikleri, uzunluğu boyunca açığa kullanarak okudu gibi centriole bu yöntemleri uygulamak için ideal bir yapıdır. Ancak, çözünürlük limit optik mikroskobu içinde yakın boyutları nedeniyle, tam olarak ayirt geleneksel mikroskoplar30kullanarak centriole bir yapısal alt bölgeye göre bir protein yerelleştirmek zordur.
Optik mikroskobu çözünürlük verir, kabaca, 200 yanal maksimum çözünürlük ışığın kırınım tarafından sınırlı optik mikroskobu24nm. Ancak, bu sınır içinde optik mikroskobu son 20 yılda büyük devrimler biri tarafından olmuştur olmuştur: Süper çözünürlük yöntemleri icadı. Bu yaklaşımlardan farklı çözünürlüklerde kırınım sınırları aşan görüntü: 120 nm SIM için yaklaşık 50 nm için uyarılmış emisyonu tükenmesi (STED) ve 20-40 nm tek molekül yerelleştirme mikroskobu (SMLM)24. Süper çözünürlük mikroskobu ile bu yeni gelişmeler centriole yapısal alt bölgelerinde ulaşılabilir. Ancak, uygulamada, doğru bir protein yapısal bir öğeye lokalizasyonu olgun centrioles hücre başına sadece 2 kopya bulunmaktadır ve yorumlanması kılan rasgele yönleri, var temel nedeni belirlemek hala zor Yerelleştirme zor. Bu nedenle, araştırmacılar tarafından Süper çözünürlük centrioles belirsiz sigara yönelimleri gözlemlemek için şansımızın artması, çok sayıda görüntü için izin veren bir protokol kurulmuştur. Bu yöntem izole centrioles kullanımına dayanıyor gibi önemlisi, bozulmamış C. reinhardtii arındırmak için bir yöntem sağlıyoruz olgun centrioles ve procentrioles içeren centrioles.
Son olarak, bu iletişim kuralıyla görüntüsü centriole yönelimleri aralığı sayesinde, tek-parçacık analiz elektron mikroskobu yazılım kullanılarak uygulanabilir. Belirli bir yönde centrioles ortalama sınıfları nesil sonuçlanır. Önemlisi, elde edilen bu 2B görüntüleri daha sonra belirli bir protein centriole boyunca lokalizasyonu değerlendirmek için kullanılabilir. Nitekim, Çift renkli süper çözünürlük fotoğraf için bu yöntem uygulanabilir ve diğer renk iken centriole iskelet (Örneğin, tübülin), belirli bir centriolar protein bağlanabilir ortaya çıkarmak için bir renk kullanılır. Bir renk veya iki renk ile elde edilen ortalamalar çıkararak, bir protein centriole (proksimal, merkezi veya distal) boyunca kayıt daha kolay olur. Not iki kanal doğru bir şekilde herhangi bir yanıltıcı Yorumları önlemek için uyumlaştırılması gerekmektedir. Ayrıca, en iyi sayısı ortalamaları içinde centriolar lümen, Mikrotubul duvar boyunca veya centriole dışında bir protein yerelleştirir Eğer deşifre yardımcı olacaktır.
Bu yöntem Aksi takdirde türdeş olmayan etiketleme nedeniyle yerelleştirmek zor olabilir belirli proteinlerin yerelleştirme tespit etmek için bir avantajdır. Proteinler centrioles içinde eşlemek için diğer yöntemleri bağdaşık 3-b SIM/SMLM ile içinde örnek olarak, centrioles belirli yönelimleri simit çevresinde oluşturan bir işaretleyici eliptik profil belirlenerek değerlendirilmesi tarif edilmistir olduğunu unutmayın Centriole yanında SIM düşsel. Bu parametreyi kullanarak, 4 – 5 nm30bir hassasiyetle protein yerelleştirmek mümkündür. Ayrıca açıklanan yöntemi burada izole centrioles olduğu gibi procentrioles, centriole mimarisi büyük ölçüde korunmuş en yüksek olduğu bir işaret kullandığına dikkat edin. Ancak, bazı mimari özellikleri gibi insan centrosome5yalıtım ile güçlendirilmiş divalent katyonlar konsantrasyon ile değişen centriole çapı gibi arıtma sırasında rahatsız dışlayamazsınız.
Burada sunulan Protokolü'nün önemli adımlardan biri yeterince konsantre izole centrioles farklı yönelimleri Fluo-SPA için mükellef içinde elde etmektir. Bunu yapmak için önce saflık ve centriole yalıtım yordamı verimliliğini sağlamak. İzole centrioles düşük konsantrasyon uygun görüntüleme ve görüntü işleme daha fazla engeller. Bu amaçla, biz centrioles görüş alanı başına sayısı zenginleştirmek için bir yöntem sağlıyor. Centrioles kullanılan kesir sayısına bağlı olarak, Yoğunlaştırıcı yüklenen birim ayarlanmalıdır, maksimum hacmi 250 µL ile.
Önemlisi, bu yöntem bir hücre duvarı cw15-C. reinhardtii hücreleri eksi için geliştirilmiştir. Bu zorlanma, uygun lizis hücrelerin ve içeriği kurtuluş için böylece, hücre duvarı kırılganlık sağlar. Bu iletişim kuralı için vahşi-türü C. reinhardtii verimli değildir hücreleri, hücre duvarı uygun lizis engeller gibi. Alternatif stratejileri sonication veya autolysin, hücre duvarı31, düşürebilir bir enzim içeren hücrelerin ön kuluçka gibi burada sunulan yalıtım iletişim kuralı uygulamadan önce hücre duvarı alter yerde koymak zorunda kalacaktı.
Bu kurulum, mikroskoplar, geleneksel confocal mikroskoplar yüksek üretilen iş adanmış Süper çözünürlük mikroskoplar için arasında değişen farklı türleriyle kullanılabilir. SMLM yaparken, özel bir arabellek uygun görüntüleme için gerekli olduğunu unutmayın ve bu nedenle, arabellek coverslip üstüne ile 12 mm coverslip için uyarlanmış bir odası kullanılmalıdır. Sonraki görüntüleme ile ters mikroskoplar gerçekleştirilecek. Mikroskop set-up bir 12 mm coverslip izin vermiyorsa, burada sunulan protokolü kullanarak bir 30 mL yuvarlak alt tüp ve değiştirilen adaptör ve yoğunlaştırıcı 18 mm coverslips için uygulanabilir. Ayrıca Not SMLM son yeniden kalitesini boyama ve kullanılan birincil antikor kalitesine bağlı olacaktır, hem de fiksasyon yöntemi için önemlidir.
Özetle, çok sayıda centrioles ardından görüntüye Fluo-ortalamalar centrioles farklı yönleri, oluşturacak böylece hassasiyetle centriolar protein yerelleştirilmesine yardımcı SPA tarafından uygulanan bir yöntem sağlıyoruz. Önemlisi, bu yöntem diğer türlerden izole centrioles, diğer organelleri veya büyük makromoleküllerin grupları daha genel olarak uygulanabilir. Son olarak, örnek hazırlık yaklaşım burada sunulan, son algoritma geliştirme floresan SMLM veri32ile tek-parçacık analiz için kombine, daha da iyileştirme moleküler haritacılık büyük içinde makromoleküllerin açar mısınız derlemeler.
Yazarlar ifşa gerek yok.
École Polytechnique Fédérale de Lausanne adlı (EPFL), Lozan, İsviçre, nerede centrioles SIM görüntüleri elde Pierre Gönczy ve BioImaging & Optik platformu (BIOP) teşekkür ederim. Nikolai Klena ve Davide Gambarotto Avrupa Araştırma Konseyi (ERC) başlangıç Grant (StG) 715289 (vurgu) ve Maeva Le Guennec, Paul Guichard ve Virginie Hamel İsviçre Ulusal Bilim Vakfı (SNSF) PP00P3_157517 tarafından desteklenir. Susanne Borgers Cenevre Üniversitesi tarafından desteklenir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Mouse monoclonal anti-apha tubulin (clone DM1A) | Abcam | ab7291 | dilution 1:300 |
DNaseI | Roche | 10104159001 | |
12 mm coverslips | Roth | YX03.1 | |
18 mm coverslips | Roth | LH23.1 | |
K2HPO4 | Fluka | 60355 | |
KH2PO4 | Fluka | 60230 | |
Tris base | Biosolve Chimie SARL | 0020092391BS | |
acetic acid | Carlo Erba Reagents | 524520 | |
NH4Cl | Sigma | A-4514 | |
CaCl2 | Sigma | C-7902 | |
MgSO4 | Sigma | 63140-500G-F | |
steritop filter | Millipore | SCGPT05RE | |
sucrose | Sigma | S7903-1KG | |
HEPES | AppliChem PanReac | A3724,0250 | |
PIPES | Sigma | P6757-500G | |
MgCl2 | ACROS ORGANICS | 197530010 | |
NP-40 | AppliChem PanReac | A1694,0250 | |
Round-bottom (Kimble) tubes 15 mL | Fisherscientific | 09-500-34 | |
Round-bottom (Kimble) tubes 30 mL | Fisherscientific | 09-500-37 | |
cover glass staining rack | Thomas scientific | 8542E40 | |
crystal polystyrene transmission lab box | FISHERS | 11712944 | |
Methanol | VWR | 20864.32 | |
BSA | Roche | 10735086001 | |
Triton X100 | Roth | 3051.3 | |
goat anti-mouse coupled to Alexa 488 | invitrogen | A11029 | dilution 1:1,000 |
goat anti-rabbit coupled to Alexa 568 | invitrogen | A11036 | dilution 1:1,000 |
mounting medium | abcam | ab188804 | |
Tube, thinwall polypropylene | Beckman Coulter | 326823 | |
Poly-D-Lysine 1 mg/mL | SIGMA | A-003-E | |
Mouse monoclonal anti-Polyglutamylation modification mAb (GT335) | Adipogen | AG-20B-0020 | dilution 1:1,000 |
glycerol mounting medium with DAPI and DABCO | Abcam | ab188804 | |
50 mL conical tubes | Falcon | 14-432-22 | |
Eppendorf 5810R centrifuge | Eppendorf | 5811000622 | |
Beckman JS-13.1 swinging bucket rotor | Beckman Coulter | 346963 | |
Beckman SW 32Ti rotor | Beckman Coulter | 369694 | |
parafilm | Bemis | 13-374-10 | |
Leica TCS SP8 with Hyvolution mode | Leica | ||
OSRAM L18W/954 LUMILUX | Luxe Daylight/ OSRAM | ||
Whatman filter paper | Sigma | WHA1001325 | |
CrSAS-6/Bld12 antibody | dilution 1:300 (Hamel el al., 2014) | ||
Scipion | http://scipion.i2pc.es/ | ||
EM CCD camera (Andor iXON DU897) | Andor |
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