Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
İki florofor molekülü arasındaki Förster Rezonans Enerji Transferi (FRET), canlı hücredeki protein etkileşimlerini incelemek için kullanılabilir. Burada, alıcı ve konfokal lazer tarama mikroskobu kullanılarak donör molekülünün söndürülmesi ile alıcının duyarlılaştırılmış emisyonunu tespit ederek canlı hücrelerde FRET'nin nasıl ölçüleceğine dair bir protokol sağlanmaktadır.
Förster Rezonans Enerji Transferi (FRET), uyarılmış bir donörden bir alıcı moleküle radyasyonsuz enerji transferidir ve moleküllerin mesafesine ve oryantasyonuna ve ayrıca donör emisyonu ile alıcı absorpsiyon spektrumları arasındaki örtüşme derecesine bağlıdır. FRET, canlı hücredeki proteinlerin zaman içinde ve farklı hücre altı bölmelerdeki etkileşimini incelemeye izin verir. Literatürde mikroskopi kullanarak FRET ölçümü için farklı yoğunluk tabanlı algoritmalar tanımlanmıştır. Burada, hem alıcının duyarlılaştırılmış emisyonunu hem de donör molekülün söndürülmesini ölçmeye dayanarak FRET verimliliğini ölçmek için bir protokol ve bir algoritma sağlanmaktadır. Canlı hücredeki oranmetrik FRET'nin nicelleştirilmesi, sadece floresan proteinlerinin çapraz konuşmasının (spektral dökülme veya kanama) belirlenmesini değil, aynı zamanda mikroskobik kurulumun tespit verimliliğini de gerektirir. Burada sağlanan protokol, bu kritik parametrelerin nasıl değerlendirileceğini ayrıntılarıyla açıklamaktadır.
Förster Rezonans Enerji Transferi'nin (FRET) mikroskopi tabanlı analizi, canlı hücrelerdeki proteinler arasındaki etkileşimlerin değerlendirilmesine izin verir. Etkileşimin hücrenin neresinde ve hangi hücre altı bölmede gerçekleştiği ve bu etkileşimin zaman içinde değişip değişmediği hakkında bilgi de dahil olmak üzere mekansal ve zamansal bilgi sağlar.
Theodor Förster, 1948'de FRET'in teorik temelini attı1. FRET, uyarılmış bir donörden bir alıcı moleküle radyasyonsuz bir enerji transferidir ve moleküllerin mesafesine ve geçiş dipollerinin göreceli oryantasyonuna ve ayrıca donör emisyonu ile alıcı absorpsiyon spektrumları arasındaki örtüşmeye bağlıdır. Enerji transfer hızı, donör-alıcı mesafesinin altıncı gücü ile ters orantılıdır. Böylece, FRET 1-10 nm aralığında moleküler yakınlığı ölçmek için kullanılabilir.
FRET, donör molekülün diğer uyarım giderme işlemleriyle rekabet eder ve alıcının donör söndürme ve hassaslaştırılmış emisyonu ile sonuçlanır. Donör söndürme, yayılan donör fotonlarının sayısının azaltılmasıdır, hassaslaştırılmış emisyon ise yayılan alıcı fotonlarda bir artıştır. Birçok mikroskobik FRET analizi, alıcı fotobeyazlatma 2, donör fotobeyazlatma2 veya alıcı3'ün FRET-duyarlılaştırılmış fotobeyazlatma dahil olmak üzere floresan yoğunluğu ölçümlerini kullanır.
Burada, genellikle oranmetrik FRET olarak adlandırılan bir yöntem olan donör söndürme ve alıcı duyarlılaştırılmış emisyon 4,5 kullanarak FRET'yi ölçmek için adım adım deneysel bir protokol ve matematiksel algoritma sunulmaktadır. Hassaslaştırılmış emisyonun nasıl yaklaşacağına dair birçok protokol yayınlanmıştır, çok azı mutlak FRET verimliliğiniölçmüştür 6,7,8,9. Canlı hücredeki FRET verimliliklerinin nicelleştirilmesi, (i) floresan proteinlerin çapraz konuşmasının (spektral dökülme veya kanama) ve ayrıca (ii) mikroskobik kurulumun tespit verimliliğinin belirlenmesini gerektirir. Çapraz konuşma, floroforlardan sadece birini eksprese eden görüntüleme hücreleri ile değerlendirilebilirken, donör ve alıcı floresansının göreceli tespit etkinliğinin değerlendirilmesi daha karmaşıktır. En azından ölçülen sinyallere yol açan donör ve alıcı molekül sayısının oranının bilinmesini gerektirir. Bununla birlikte, canlı hücrelerde eksprese edilen floroforların sayısı hücreden hücreye değişir ve bilinmemektedir. Sözde α faktörü, tek bir uyarılmış donör ve alıcı molekülden gelen göreceli sinyal güçlerini karakterize eder. Faktör bilgisi, floresan proteinlerle canlı hücre görüntülemesi sırasında karşılaşılan değişken alıcı-donör molekül oranlarına sahip örneklerde kantitatif oranmetrik FRET ölçümleri için bir ön koşuldur. Kalibrasyon probu olarak 1'e 1 donör-alıcı füzyon proteini kullanmak, α faktörünün belirlenmesine izin verir ve ayrıca pozitif bir kontrol görevi görür. Bu genetik olarak bağlanmış prob, hücreler tarafından bilinmeyen toplam miktarlarda, ancak bire bir sabit ve bilinen göreceli bir miktarda eksprese edilir. Aşağıdaki protokol, 1'e 1 probun nasıl oluşturulacağını ve FRET verimliliğinin ölçülmesi için nasıl kullanılacağını ortaya koymaktadır. Tüm formülleri içeren bir elektronik tablo ekte bulunabilir ve okuyucular tarafından aşağıda belirtildiği gibi ilgili sütunlara kendi ölçümlerini girmek için kullanılabilir.
Protokol GFP-Cherry donör / alıcı çiftini kullanırken, sunulan yaklaşım başka herhangi bir FRET çifti ile gerçekleştirilebilir. Ek Dosya 1, camgöbeği-sarı çiftleri hakkında ayrıntılı bilgi sağlar.
1. Plazmid yapımı
2. Hücre kültürü ve transfeksiyon
3. FRET Görüntüleme
4. Donör söndürme ve hassaslaştırılmış emisyon kullanarak mutlak FRET verimliliklerini tespit etmek için görüntü analizi
NOT: Burada, ekli elektronik tablonun (Ek Dosya 2) kullanımıyla FRET verimliliğinin nasıl belirleneceğine ilişkin pratik bir adım adım kılavuz sağlanmaktadır. Sunulan denklemlerin teorisi ve türetilmesi önceki yayınlarda ayrıntılı olarak bulunabilir 4,15,16,17. Açıklanan ayarlarla, aşağıdaki floresan yoğunlukları toplanır.
Şekil 1, sırasıyla donör kanal, kanal 1 (488, 505-530 nm), transfer kanalı, kanal 2 (488, >585 nm) ve alıcı kanal, kanal 3'te (561, >585 nm) elde edilen görüntüleri göstermektedir. Sadece GFP'yi, sadece Cherry'yi, GFP ve Cherry'yi birlikte eksprese eden ve GFP-Cherry füzyon proteinini eksprese eden hücrelerin temsili görüntüleri. GFP-Cherry füzyon proteinini eksprese eden NRK hücrelerinde (pozitif kontrol, Şekil 2A) ve GFP-Cherry'yi (negati...
Sunulan protokol, alıcının duyarlılaştırılmış emisyonunun tespitini ve donör molekülün konfokal mikroskopi ile söndürülmesini kullanarak FRET'yi ölçmek için genetik olarak eşleşmiş bire bir floresan protein kalibrasyon probunun kullanımını detaylandırmaktadır. Bu yöntem, farklı hücre altı bölmelerde canlı hücrenin fizyolojik bağlamındaki protein etkileşimlerini değerlendirmek için uygulanabilir. Uzamsal çözünürlük, bir görüntünün her pikselindeki FRET verimliliklerini hesapl...
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyleri yoktur.
Stanford Üniversitesi Tıp Fakültesi Sinirbilim Görüntüleme Servisi'ne bu proje için ekipman ve alan sağladığı için teşekkür ederiz. Bu araştırma, Stanford Kanser Enstitüsü ve Jinekolojik Onkoloji Bölümü Stanford'un intramural finansmanının yanı sıra Macaristan Ulusal Araştırma, Geliştirme ve İnovasyon Ofisi'nden GINOP-2.3.2-15-2016-00026, GINOP-2.3.3-15-2016-00030, NN129371, ANN135107 tarafından desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.5% Trypsin-EDTA without phenol red (10x) | Thermo Fisher Scientific | 15400054 | |
Clontech mCherry N1 vector | Addgene | 3553 | |
DMEM without phenol red | Thermo Fisher Scientific | 11054020 | |
Fugene 6 | Promega | E2691 | |
HEPES | Thermo Fisher Scientific | 15630080 | |
LabTek 8-well chambers #1.0 | Thermo Fisher Scientific | 12565470 | |
L-Glutamine (200 mM) | Thermo Fisher Scientific | 25030081 |
An erratum was issued for: Assessing Protein Interactions in Live-Cells with FRET-Sensitized Emission. The Authors section was updated from:
György Vámosi1
Sarah Miller2
Molika Sinha2
Gabor Mocsár1
Malte Renz2
1Department of Biophysics and Cell Biology, Faculty of Medicine, University of Debrecen
2Gynecologic Oncology Division, Stanford University School of Medicine
to:
György Vámosi1
Sarah Miller2
Molika Sinha2
Maria Kristha Fernandez2
Gabor Mocsár1
Malte Renz2
1Department of Biophysics and Cell Biology, Faculty of Medicine, University of Debrecen
2Gynecologic Oncology Division, Stanford University School of Medicine
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