Biz düzenleme ve yorumlar, ve Dr Dr. Mickey Yang teşekkür ederim. Yardım için Lei Zhang ve Bo Peng. Bu çalışma Bilim Ofisi, Enerji Birleşik Devletleri Bölümü Temel Enerji Bilimler Dairesi (yok. DE-AC02-05CH11231 sözleşme), Ulusal Kalp, Akciğer ve Sağlık Ulusal Enstitüleri Kan Enstitüsü (tarafından desteklenen hayır . R01HL115153) ve Sağlık Ulusal Enstitüleri Genel Sağlık Bilimleri Ulusal Enstitüsü (yok. R01GM104427).

% 1 Taze negatif boyama solüsyonu 1. Hazırlama (a / h) <ol><li> Karanlık bir odada ya da kutu içinde 100 ml deiyonize su ihtiva eden bir cam şişeye, 1 mg Uranil format (UF) toz koyun. </li><li> Bir karanlık oda / kutu içinde oda sıcaklığında çözelti O / N karıştırın. Çözelti isabet ışığı engellemek için alüminyum folyo ile çözelti şişe sarın. </li><li> Yavaşça 0.2 mikron ile (gözenek büyüklüğü) filtre, bir 5 ml şırıngaya monte solüsyonu filtre. Filtrelenen solüsyon birkaç alüminyum folyo kaplı Falcon tüpleri içine toplandı. Filtre şırınga, aynı zamanda ışığa maruz engellenmesi için alüminyum folyo ile sarılmış olması gerekir. </li><li> 1 ml şırınga üzerine monte 0.02 um (gözenek büyüklüğü) üzerinden tekrar filtre solüsyonu filtre. Süzülen çözelti 2 ml&#39;lik viyallere toplandı ve kısım edilmiştir. Şırıngalar ve flakonlar kullanımdan önce alüminyum folyo ile örtülmüştür. </li><li> Hemen bir sıvı nitrojen dolu kabın içine şişeleri daldırarak uzun saplı forseps kullanarak tümbölen şişeleri Freezesonra, çözelti süzülmüştür. </li><li> Depolama ve gelecekteki kullanım için -80 ° C derin dondurucu içine dondurulmuş şişeleri aktarın. </li></ol> Negatif Boyama Workstation ve Kuluçka Workstation 2. Hazırlık <ol><li> Oda sıcaklığında ayarlanmış bir su banyosu içinde,% 1 UF çözeltisinin bir şişesinin çözülme. Alüminyum folyo ışık maruz kalmasını önlemek için şişenin etrafına sarılı kalır emin olun. </li><li> Tamamen 1 ml&#39;lik bir enjektör 0.02 um filtre ile monte sarılmış bir alüminyum folyo ile çözülmüş sonra ne solüsyonu filtre. Şişeyi sarılmış yeni bir alüminyum folyo içine süzüldü çözüm toplamak ve kullanım için bekleyen bir kap kaplı buz kutusunun içine buz üzerine yerleştirdi. </li><li> Boş bir protein kristalleşme plaka yüzeyine bir ~ 8 inç uzunluğunda Parafilm Ön iterek parmağı ile çözüm plakaları olun. Bu ~ 5 mm çapında bir dairesel levha satır üretecektir. Bir buz içinde buz yassı bir yüzeyi üzerinde Parafilm ™ levhalar içeren, her satır yerine 6 plakaları yapmaker bir kapak, boyama iş istasyonu olarak. </li><li> Pipet ~ 35 ul her satırda kalan üç plakaların her üzerine deiyonize su ve pipet ~ 35 ul her satırda sağ üç tabak için UF çözüm süzülür. Proteinler boyamadan önce ışığa maruz kalmasını önlemek için bir kapak ile boyama iş istasyonu örtün. </li><li> Buz ile boş bir kutu yarım doldurarak bir EM ızgara inkübasyon istasyonu hazırlayın ve bir destek tabanı üzerine monte edilebilir bir askı yanına yapıştırılır. Cımbız &#39;ipuçları yakındaki buz yüzeyi olduğu askı örnek cımbız, yerleştirin. Yarım kutu dudak yüksekliği ile cımbız &#39;ipuçlarını kapsayacaktır. Bir kuluçka istasyonu yapmak için ideal bir buz kutusu boş bir pipet uçları kabı kullanıyor. </li></ol> 3. OPN&#39;ler Operasyon <ol><li> Ince karbon film 10 sn için 300 örgü bakır EM ızgaraları kaplı Glow-deşarj. </li><li> Cımbız ile bir ızgara Pick up ve buz üzerinde 45 ° eğim ve 1 inç ızgara tutarak askının içine cımbız kancaKuluçka istasyon iç yüzeyi. </li><li> ~ Nihai protein konsantrasyonunda tekrar ~ 0.01 ila 0.005 mg / ml Dulbecco fosfat tamponlu tuzlu çözeltisi (DBP) ile, protein örnek seyreltilir. Depozit ~ 4 ul hemen EM ızgara karbon tarafındaki seyreltildikten sonra numunenin seyreltilmiştir. (Protein DPBS hassas ise, DPBS bir tampona değiştirilebilir) </li><li> Kuluçka istasyonu içinde ~ 1 dakika için EM ızgaraların üzerine örnek inkübe. </li><li> Hızlı bir şekilde filtre kağıdı ile ızgara kenarına temas yoluyla fazla çözeltiyi çıkarınız. </li><li> Fazla çözelti EM gridine çıkarıldı hemen sonra Parafilm tabakanın üzerine saf su yüzeyinin yaklaşık ilk damla (~ 35 ul) hızlı bir şekilde ızgara dokunun. Sonra filtre kağıdı ile derhal fazla suyu almak. </li><li> Parafilm kalan iki su damlacıklarının EM ızgara yıkayarak iki kez başka adımı tekrarlayın 3.6 (3.6 Adım ve numune suyun çok hassas ise 3.7 atlanabilir). </li><li> EM GRI Floathemen EM gridine fazla suyun sonra UF çözeltisi sağ ilk damla yüzeyi üzerinde uzaklaştırılmıştır d. Ve daha sonra 10 saniye boyunca inkübe edilir. UF çözeltinin yüzeyinde yüzen kılavuz önce 3 saniye içinde su ile yıkama işlemlerini tamamlamak için emin olun. Yıkama süresi daha kısa, daha kaliteli olacak. </li><li> - 3 kez ~ 2 için bir filtre kağıdının içine ipuçlarını nüfuz ederek cımbız temizleyin. </li><li> Filtre kağıdı ile ızgara kenarına temas yoluyla ızgara üzerinde aşırı çözüm çıkarın ve sonra UF ikinci damla ızgara yüzer. </li><li> İkinci damlacık adım 3.10 yukarıda devam edin. </li><li> UF çözeltisi damla üstünde üçüncü ızgara Float ve yaklaşık 1 dakika boyunca boyama istasyonu kapsamaktadır. </li><li> İsteğe bağlı adım: 3.6 de tarif edildiği gibi bir su üzerine hızlı bir şekilde ızgara yıkayın. Bu ek bir adım yüklenen ücretsiz altın parçacıkları veya leke arka plan üzerinde içeren örnekleri yararlanacaktır. </li><li> Inci filtre kağıdı dokunarak fazla çözeltiyi almak(karbon tarafının aksi) E tüm kılavuz arka. Sağ filtre kağıdına bir emici çözelti gözlemleyerek, oda sıcaklığında bir azot gazı akışı altında hafif bir ızgara kurutun. </li><li> Bir petri çanağı içine bir filtre kağıdı tabakası üzerine ızgara yerleştirin ve oda sıcaklığına altında en az 30 dakika süre ile kurumaya bir kapakla kısmen çanak kapsamaktadır. Bazı örneklerde, bir saat süre ile pişirme, 40 ° C inkübatör kılavuz getirin. </li><li> Inceleyerek gelecekteki EM için bir EM ızgara kutusu içine ızgara saklayın. </li></ol> Incelenmesi 4. EM <ol><li> Düzgün ızgara üzerinde küçük proteinlerin EM sınavdan önce TEM hizalayın. <ol><li> TEM düzgün hizalanmış olup olmadığını belirlemek için bir amorf karbon film güç spektrumu en yüksek görünür Thon-halkasının çözünürlüğünü kontrol edin. TEM birçok farklı kullanıcılar tarafından paylaşılan olduğundan, TEM genellikle düzgün hizalanmış değildi. </li><li> Dikkatli bir şekilde hizalama conditio ayarlamak için numunenin karbon film alanı güç spektrumunun kontrolMakinenin: n. Yüksek görünür Rica-halkaları hedeflenen çözünürlükten daha iyidir. Not: 120 kV yüksek gerilim altında işletilen bir LaB6 filaman TEM uygun bir uyum bir örnek olarak, en fazla 20 Rica-ring, görselleştirilebilir eder, karşılık gelen 5,0 Â çözünürlük daha iyi olabilir. Bu Rica halkası 1.6 um&#39;lik bir defokusta ~ 20,4 e / A2 (Şekil 5) bir dozun altında görüntülenmiştir şekilsiz karbon film Fourier transferi ile elde edilmiştir. NOT: Yüksek çözünürlüklü Thon-halkasının Gözlem gerekli bir şart değil, düzgün hizalama için yeterli bir durumdur. Aslında, yüksek çözünürlükte resimler elde etmek için, pek çok diğer parametreleri, örnek kalite, radyasyonun yol açtığı zarar ve şarj sürüklenen hem de aydınlatma doz oranı olarak da önemlidir. </li></ol></li><li> Bir ideal lekeli alana küçük proteinlerin görüntülenmesi için yakın Scherzer&#39;in odak geri bulanıklaştırma getirin. </li><li> Imag için &quot;clear&quot; alanında araör. Bir ideal lekeli alanı genellikle leke kalınlığı normal eşit karbon kaplı ızgara (Şekil 6) üzerine dağıtılmış olmadığından ızgara üzerinde bir &quot;clear&quot; alanı gibi görünen bir kalın leke alanının kenarına yakın yer almaktadır. Genellikle düşük bir büyütme (&lt;100x) ilk görüntüleme için yakınlaştırma önce bu bulutlu alanları bulmak için yardımcı oldu. </li></ol>

We have nothing to disclose.

Geleneksel NS teknikleriyle kıyaslandığında OPN&#39;ler rouleaux eserler (Şekil 1 ve 9), güvenilir ve makul yüksek çözünürlük (~ 1 nm) küçük proteinlerin yapısal ayrıntıları veren (Şekil 2) önleyebilir. Krio-EM ile karşılaştırıldığında, yüksek bir verim OPN&#39;ler yöntem sağlar ve protein ve protein-protein etkileşimleri 6 çeşitli inceleyebilir. Bununla birlikte, yine de OPN&#39;ler dezavantajları vardır. Geleneksel NS ile karşılaştırıldığında, OPN&#39;ler gerektirir: numune hazırlama i) daha karmaşık adımlar; ii) bir radyoaktif madde, UF kullanarak; iii) nedeniyle nedeniyle ışık duyarlılığı UF leke kısa gücüne taze leke tutmak; iv) çöktürme UF çözelti, -80 ° C&#39;de saklanır ve kullanılmadan önce çözünmesi gerekmektedir gerekir önlemek; v) ve nihayet tüm UF tehlikeli atık olarak ele alınması gerekir. Cryo-EM karşılaştırıldığında, OPN&#39;ler nispeten daha düşük çözünürlüklü görüntüleri ve herhangi henüz keşfedilmiş değil dışlayıcı hiçbir garanti sağlarGelecekte. Lipoprotein rulo oluşumu NS işlem usul etkisi Ile damla damla 16 ve yıkama prosedürlerinde 29, 55 karıştırılması için muayene 16,29-36,55 proteinlerinin hazırlanması için yöntemler 50 NS protokoller arasında üç ana grupta sınıflandırılabilir. i) karıştırma protokolü belli bir oranda, leke ve protein örneğinin ön karıştırma gerektirir ve son olarak da EM incelemeleri 55 hava kurutma işleminden önce filtre kağıdı ile fazla alınarak, bir ızgara üzerinde kaplı karbon filmi üzerine karışık çözeltinin uygulanması aşamaları ile. ii) açılan-by-damla protokol sonradan leke bir damla (~ 4 ul) uygulamasından önce fazla numune çözüm çıkarmadan, ~ 1 dakika boyunca karbon icar oturup kaplı bir EM ızgara doğrudan (~ 4 ul) örnek damla uygulayarak içerir Izgara aynı tarafında çözeltisi. Inkübasyondan ~ 1 dakika sonra, excès kaldırmatemiz filtre kağıdı ile temas yoluyla s leke, nihayet hava kurutma 16,56-58 için göndererek. iii) yıkama protokolü (Şekil 7) daha sonra doğru filtre kağıdı ile 3,29,30 Solüsyonun aşırı olan miktarı her zaman çıkarılmasından sonra, iyonu giderilmiş su ile üç kez yıkanarak, 1 dakika boyunca karbon ile kaplanmış bir EM ızgara numune çözeltisi uygulama gerektirir. OPN&#39;ler protokolü bu yıkama prosedürü modifiye edilmiştir. NS leke türleri ve lipoprotein rouleaux oluşumu üzerine etkileri NS nedeniyle ağır metal lekeleri için güçlü elektron saçılması proteinlerden 17-20,59 gelen kontrast sağlar. NS örnekleri ayrıca daha fazla radyasyon dozları acı ve keskin bir negatif kontrast 8,9,60 protein özelliklerini artırabilirsiniz. Ağır metallerin lekeleri gibi sınıflandırılabilir: fosfotungstik asit (PTA) 16 de dahil olmak üzere, anyonik, metilamin tungstat 14 ve 61 silikon tungstat; ve katyonBöyle Uranil asetat (UA) 62, UF 3,29,30, ve Uranil nitrat (BM) 63 gibi ic. En yaygın olarak kullanılan anyonik NS lekelerin bir PTA 33,64-67 olduğunu. 7.5 - FTA ise tipik olarak yaklaşık 7.0 bir pH değerine kullanılan bir Hetero-poli asit, bir. PTA da pozitif boyanma 3,16,68 için kullanılabilir. PTA olumsuz ücretleri hem lipoprotein ve lipozom yüzeylerde olumlu POPC gibi, baş gruplarını ücret doymamış yağların, elektrostatik etkileşimler aracılık edebilir. PTA hatta normal tampon tuzluluk 29,30 (Şekil 1) altında, bu etkileşimin 29,30 vasıtasıyla bir rulo oluşumuna neden olabilir. Bu UA, UF ve BM gibi Uranil lekeler, özellikle sık biyolojik örneklerin 62,69,70 çeşitli NS için kullanılan katyonik ağır metaller lekeleri ve UA alternatif seçenekler vardır. Deneyler, örneğin UF POPC gibi doymamış yağ asidi lipidler içeren lipoproteinlerin hiç bir rulo neden bulunamadı. Bununla birlikte, yine de UF roule indükleyebilirBu dimiristoil fosfatidilkolin (DMPC) ve 1-heksadekanoil-2-oktadekanol-sn-glisero-3-fosfokolin (PSPC) gibi doymuş yağlı asit lipidler içeren lipoprotein aux oluşumu. Bu etkileşimin ayrıntılı mekanizması bilinmemektedir. UA / UF / BM düşük pH değerlerinde tüm iş 3,5-4,6 arasında değişen olabilir. Bu gibi düşük bir pH değeri pH 14,71 duyarlı olan belirli biyolojik makro moleküller için uygun olmayabilir. İlginçtir, UA / UF bilinmeyen bir mekanizma 72 ile birkaç milisaniye içinde protein yapısını çözebilirsiniz. PTA farklı olarak, UA / UF bir asit tuzuna daha fazla benzemektedir. (: 0.3 nm, BM: ~ 0.5 nm UF) 3,74 UF bildirildi hangi, UF ve BM lekeleri UA daha küçük tane boyutları var, UA 73 daha iyi sonuçlar sağlayabilir. UF uygulayarak negatif leke reaktifi olarak kullanıldığında ilginç bir örneği, küçük bir proteini (53 kDa KETP) ikincil yapı gibi bilgileri doğrudan ham mikrograflar görselleştirilebilirDaha önce kriyo-pozitif-boyanma (cryo-PS) yöntemi (Şekil 8) 6 bildirdi. Kriyo-PS, lekeli örnek l&#39;de ikincil yapısal çöküşüne neden olabilir OPN&#39;ler protokolü olarak kriyo-EM numune hazırlama prosedürü yerine kurutulması prosedürüyle dondurulmuş flaş oldu. Kriyo-PS küçük proteinlerle 75 yüksek kontrast ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme için bir yöntemdir. Cryo-PS görüntüleri bildirdi cryo-NS protokol 22&#39;den kıyaslandığında kontrast tersine, fakat geleneksel cryo-EM görüntüleri gelenler için tutarlı görüntü kontrastını sahip olduğundan dolayı, böylece cryo-PS yöntemi seçildi. Cryo-PS görüntüleri boyama reaktif, Uranil format, boyama sadece dış yüzey yapısını görselleştirmek ki geleneksel bakış açısına meydan okuyan, moleküler yüzeye nüfuz olduğunu göstermektedir. Uranil format moleküler yüzeye nüfuz nasıl mekanizması bilinmemektedir. Bir olasılık Uranil katyon mevcut bir protein karboksil gruplarına bağlanır ve böylece olmasıdırcamsı buz çevreleyen ve böylece pozitif bir leke olarak hareket eden protein ve Uranil gruplarının boyama daha düşük bir yoğunluğa sahiptir. Cryo-PS yöntemi X-ışını kristalografisi 76-78 faz sorunu çözmek için ortak bir yaklaşım oldu birden isomorf yedek (MIR) yöntemine benzer. MIR olarak, kristal gibi, kendisine ait yerel biçimiyle izomorfik bir formunu elde etmek için, uranyum içeren bir ağır atom çözeltisi ile ıslatılır. Ağır atomunun eklenmesinin bazen kristal oluşumu ya da birim hücre boyutları ise fakat kristal yapı tayini 76-78 arasında ek bilgi sağlar değildir. UF küçük tahıl yararlanarak, cryo-PS özellikle neredeyse tüm proteinler çözümü doğal olarak, dinamik ve heterojen olduğu göz önüne alındığında, protein yapı çalışmaları için önemli olan tek bir proteinin, yüksek kontrast ve yüksek çözünürlüklü görüntü sağlayabilir. Bu cryo-PS yönteminin doğrulanması için, EM alanının herhangi bir kör test için açın. </p&gt; Lipoproteinlerde rouleaux oluşumu üzerine tuz konsantrasyonu etkiler PTA negatif boyama geleneksel bir reaktif kullanılarak, gözlenen bir rulo oluşması daha olası yerine protein etkileşiminin lipit etkileşimi ile ilgilidir. Önemli bir tuzluluk (0,5 M NaCl), orta tuzluluk (0.25 M NaCI) nispeten zayıf tuzluluk (0.1 M NaCI) ve saf su (Şekil 9) göre hazırlanmıştır POPC, lipozom keseciklerinin örnekleri görüntüleme, elektron mikroskop rulo oluşumu olmadığını göstermek tuz konsantrasyonu (- D Şekil 9A) korelasyon. UF negatif boyama reaktif kullanılarak, hiç bir rulo hızlı bir şekilde boyanması, gerekli olan hemen önce, tuz konsantrasyonunu azaltmak için yıkama işlemini göstermektedir, POPC lipozom vezikül örnek 30 (Şekil 2 lt) içinde görülebilir, fakat edildi ilgili POPC içinde bir rulo önlemek için yeterli değildir, bağımsız olarak adım örnekler. TEM görüntüleme küçük protein yakın bir Scherzer&#39;in odak koşul gerektirir. Yüksek çözünürlükte küçük proteinlerin Başarılı TEM görüntüleme iki kritik durum, uygun bir ışın hizalama ve yakın bir Scherzer&#39;in odak edinim durumunu gerektirir. i) Uygun bir ışın hizalama nispeten yüksek flulaştırmayla kapsamında edinilen bir karbon film görüntünün Fourier transferi görünür Thon halkalar (güç spektrumu) sayısı ile karar olabilir. Kirişin daha iyi hizalama durumu, daha Rica halkalar görülebilir ve yakın-Scherzer odak altında ölçülebilir .. ii) sahip olmak görüntü bir başka önemli bir durumdur. Biyolojik numune görüntü kontrastını 79 artırabilir - (2 mikron ve daha 1), biyolojik örneklerin görüntülenmesi için geleneksel bir standart strateji genellikle yüksek bulanıklaştırma kullanır. Bu strateji, hangi sıklıkla, sert malzemelerin atomik çözünürlükte yapısını görüntüleme için tipik stratejisi farklıdır önemliyakın bir Scherzer&#39;in odak (~ 50 nm bulanıklaştırma) kullanır. , Daha yüksek bir bulanıklaştırma biyolojik numune kontrastı güçlendirmek rağmen, yüksek çözünürlüklü sinyalleri kısmen ortadan kaldırılabilir. Bunun bir sonucu olarak, yüksek çözünürlüklü bir sinyalin daha yüksek bir odaksızlık suç görüntüleme durumda daha düşük olacaktır. Bunun nedeni, bir TEM görüntüsü örnek yapının evrişim ve gösterge CTF olduğu yönündedir. CTF eğrisi sık sık yüksek sıklıkta sıfır geçiş salınım amplitüdü, frekans karşı bir salınım eğrisidir. Her zaman CTF sıfıra karşısında, bu özel frekanstaki örnek yapısal sinyal (sıfır kere herhangi bir sayı sıfır olacaktır) ortadan kalkacaktır zaman. Bu frekansta elendiği sinyal herhangi bir CTF düzeltme algoritması (yerine orijinal yapısal sinyalin herhangi rastgele bir sayı olabilir bir sıfır bölü sıfır) tarafından kurtarıldı asla. Daha yüksek bir odaksızlık görüntüleme altında, CTF, daha agresif ve böylece CTF bir sonucu olarak, daha sık olarak sıfır genliği geçer salınmadığıbelirli frekanslarda daha fazla sayıda yapısal sinyalleri ortadan kalkacaktır. Elimine edilir daha sinyaller, daha az suç görüntü olacaktır. Özellikle, görüntünün suç kurtarılan veya herhangi bir CTF düzeltme tarafından düzeltilemez. Bununla birlikte, farklı odak dışı ile elde edilen görüntü tamamlanmamış bir sayısı daha bir atomik çözünürlükte 9-12 elde edilebildiği bir ortalama alma yöntemi vasıtasıyla, örnek yapının elde tamamlanmış bir yapısal sinyaline birbirlerine boşlukları doldurmak için kullanılabilir. Ortalama yöntemi, bazı çok simetrik proteinler ve yapısal olarak ilgili sert proteinlerin yapısını elde etmek için güçlü bir yaklaşımdır. Ancak yine de özellikle antikorlar ve HDL gibi yapısal dinamikleri ve esnek proteinler, için, küçük ve asimetrik proteinlerin yapısal çalışmada zorlu kalır. Ortalama protein parçacıklarının yapısı ve biçimi, ancak di özdeş olduğu varsayımına dayanmaktadırfferent yönlerde Ancak birçok protein çözeltisi içinde termodinamik dalgalanma geçtiği bilinmektedir. Daha önce protein termodinamik dalgalanma dalgalanmaları bilmeden ortalama yöntemi uygulayarak, ortalama yapısı genellikle etki 10,80 veya cryo-EM rekonstrüksiyonlarında çözünürlükte 81 yerel varyasyon eksik neden olabilir. Tek bir proteinin, küçük protein 3 boyutlu rekonstrüksiyon ulaşmada başarı gibi 53 kDa CETP ve 3D yapısı gibi 160 kDa lgG1 antikor, uygun bir hizalama koşul altında yakın Scherzer&#39;in odak görüntüleme durumu kullanarak yararlanır. Görüntü kontrastı yakın-Scherzer odak görüntülerde düşük görünse de, kontrast, kolayca arka yüksek frekanslı sesleri azaltmak için bir düşük geçiş filtresi uygulayarak artırılabilir. Biz inanıyoruz, yakın-Scherzer&#39;in görüntüler maksimum yapısal sinyallerini taşıyan odak, ve parçacık uyum doğruluğunu artırmak ve kate artırabilirtek parçacık 3D rekonstrüksiyon ve bireysel parçacık elektron tomografi rekonstrüksiyonu Verimliliği.

Protein işlevini anlama protein yapısının bilinmesini gerektirir. 200 kDa - Yapısal tayini, moleküler kütleleri 40 içinde olan proteinler için meydan okuyor. X-ışını kristalografisi, protein kristalleştirme ile sınırlıdır; kriyo-elektron mikroskobu (cryo-EM) molekül kütleleri daha az olan, her ikisi de görüntü elde etme ve küçük proteinlerin üç boyutlu (3D) rekonstrüksiyon, zorluk vardır ise nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, 40 KDa daha az moleküler kitlelere sınırlıdır 200 kDa&#39;dan. Özellikle, en fazla% 50 protein, 40 aralığında bir moleküler kütleye sahiptir - mevcut yöntemler bu boyutta proteinleri meydan okuyan gibi, 200 kDa 1,2, yeni bir yöntem gereklidir. En transmisyon elektron mikroskopları (dardı) atomik çözünürlükte, yani daha iyi 3 Å çözünürlük yeteneğine sahip olmasına rağmen, bir biyolojik örneklerden bile yakın bir nanometre çözünürlük yapıya ulaşmak yerine challen olduğunuretlendirici 7. Radyasyon hasarı, düşük kontrastlı, yapısal sapmalar yanı sıra dehidrasyon gibi eserler tüm yüksek-çözünürlüklü TEM görüntüleme 3,8 engellemektedir. Çeşitli TEM yaklaşımlar arasında, cryo-EM yakın fizyolojik koşullar altında 9-12 derece simetrik büyük moleküllerin atomik çözünürlükte yapıları başarmak için gelişmiş ve kesme kenarı yöntemdir. Krio-EM numune daha sonra, sıvı azot veya helyum sıcaklık 13 olarak çok düşük sıcaklık derecelerinde görüntülü camsı buz içinde gömme makromolekülleri, örnek çözeltinin dondurulması flaş hazırlanır. Bu örnekler hiçbir eserler sunmak ve yapıda 8-12 neredeyse yerli şunlardır cryo-EM avantajlıdır. Ek cihazlar takılı veya cryo-EM yeteneği için bir standart TEM araç yükseltmek için satın gerekmektedir: i) cryo-EM dezavantajları var. Cihazlar şunlardır: Anti-contaminator cryo tutucu, düşük doz şekli yazılım ve düşük doz sensitif CCD kamera, bu cihazların fiyatları TEM enstrümanın kendi fiyat çok daha düşük olmasına rağmen; ii) cryo-EM operasyon NS operasyon daha uzun zamana ihtiyacı var. Cryo-EM örneği incelenirken sık sık NS daha TEM enstrüman örneklerini hazırlamak ve işletmek için daha uzun zaman gerektirir cryo-EM gibi ek zorluklar, adresleme gerektirir çünkü: sıvı azot sıcaklığı çalışma, örnek şarj, görüntüleme sürüklenme, sıcaklık değişimleri, düşük doz Model çalışması, örnek radyasyon duyarlılıkları ve dozaj kısıtlamaları. Birkaç cryo-EM görüntülerin kesinlikle dengeli bir sıcaklık gradyanı ile hazırlanan cihaz ile cryo-EM uzmanları tarafından 1 saat veya daha az elde edilebilir, ancak bu ekstra adımlar, NS veri toplama oranla yararlı verilerin elde hızını yavaşlatacaktır; iii) kullanıcıların görüntüleme proc, cryo-EM ızgaraları, düşük doz operasyon, doz ölçümü dondurma, sıvı azot taşıma şarj taşıma, sürüklenen ve bilgi gibi ek eğitim gerektirmektediressing; Farklı TEM oturumları sırasında aynı cryo-numune için tekrarlanabilir görüntüleme iv) eksikliği. Cryo-EM örnekleri kolayca TEM enstrüman için / örnek yükleme ve boşaltma sırasında buz kirlenme zarar görür. Bu hasar numuneler izole edilmesi zor olan, özellikle bir husustur / 14 saflaştırılmış; v) küçük proteinler (&lt;200 kDa molekül kütlesi) meydan çünkü kontrast düşük yansıması için; vi) cryo-EM görüntülerin düşük kontrastlı ve yüksek gürültü özellikle yapısal esnek olan proteinler için protein yönelimleri, konformasyonlarına ve sınıflandırılması, belirlenmesi genel doğruluk azalan, bu nedenle, görüntüler arasında çapraz korelasyon değerini azaltır ve doğal çözelti içinde dalgalanma 4,5. Negatif boyama (NS), herhangi bir laboratuvar, herhangi bir tür EM ile protein yapısını incelemek için kullanabileceği nispeten &quot;eski&quot; ve tarihsel yöntemdir. Brenner ve Horne birinci kavram o gelişmişf virüsleri 15 incelenmesi için bir buçuk asır önce negatif boyama. NS şarj ağır metal tuzları ile örnek kaplanması ile gerçekleştirilir. Bu kavram aslında ışık mikroskobu ve olumsuz imajını 16 görüntülerken daha yüksek görüntü kontrastı sağlayan, örneklerin etrafında karanlığı veren bir leke solüsyonu içine bakterilerin gömme uygulama geliyor. Bahsedilen ağır metal iyonları, proteinlerin 17-20 daha az yoğun atomuna göre elektron dağıtmak için daha büyük bir yeteneğe sahip ve kaplama ağır metal lekesi olan gelişmiş kontrast ile daha yüksek bir doz sınırlama olanak tanıdığından. NS örnek kolay parçacık yönelim belirleme ve cryo-EM görüntülerin daha 3 boyutlu rekonstrüksiyon için yüksek kontrastlı görüntüler 8 sağlayabilir. Geleneksel NS, ne yazık ki, düzleştirme ve istifleme 8,21,22, genel agregasyonu, moleküler ayrılma gibi leke-protein etkileşimleri, neden eserler üretebilir. Lipit ilgili koruma içinlipoproteinler 16,23-30 gibi ins, yığılmış ve bir Rouleaux bir araya (Şekil 1) 31-36 paketlenir parçacıkların ortak bir artefakt sonuçları. Bu nondenaturing poliakrilamid gradyan jel elektroforezi gibi birçok lipoprotein çalışmaları, cryo-EM tüm göstermek lipoprotein partikülleri izole edilmiş parçacıklar yerine doğal olarak yığılmış olan kütle spektrometrisi 39,41 ve küçük açı X-ışını difraksiyon bulguları, 42, 13,29,37-40 çalışmaları birlikte bir rulo 21,29,30,35,42-45 oluşturulması. Geleneksel NS tarafından bir rulo oluşumunun gözlenmesi muhtemelen standart protokole NS çözeltisi 13,29,30,46-49 ve hassasiyet, yapısal olarak esnek apolipoproteinler (APO) ve fosfolipidlerin oluşan lipoproteinler arasında dinamik etkileşimin yol açtığına. Bu objeyi tanımlamak için, apolipoprotein E4 (ApoE4) palmitoil-oleoylphosphatidylcholine (POPC) vb, yüksek yoğunluklu lipoprotein (HDL) bir numunesi, bir deney numunesinde kriyo olarak kullanılmıştırKoşulları bir dizi altında hazırlanmış NS örneklerin taranması bir artifaktsız standardı 29, EM görüntüler. NS Krio-EM ile elde edilen parçacık boyut ve şekillerde karşılaştırarak, boyama maddesi ve tuz konsantrasyonunun spesifik bir tipi, iyi bilinen bir rulo durumu meydana iki temel parametre olduğu bulunmuştur. Bu durumda, optimize edilmiş bir negatif boyama (OPN) protokolü bildirilmiştir. OPN&#39;ler tarafından, ApoE4 HDL iyi bilinen bir olgudur OPN&#39;ler bir rulo (Şekil 2A) ile ayırt edildi. İstatistiksel analiz cryo-EM gelenler karşılaştırıldığında OPN&#39;ler verimlerle boyutu ve şekli çok benzer görüntüleri az (% 5 sapma) gösterdi, ancak kontrast elendi. OPN&#39;ler arasında doğrulamaları neredeyse tüm sınıfları ya da apoA-I 7,8 nm (Şekil 2B), 8.4 nm gibi lipoprotein örneklerinin 6,29,30,50,51, alt-sınıfı bir rulo artefaktının ortadan kaldırılması incelenerek yapılmıştır (Şekil 2C) , 9.6 nm discoidal HDL (rHDL) (Şekil 2B), 9.3 nm küresel rHDL (Şekil 2E), insan plazma HDL (Şekil 2F), lipit serbest apoA-I (Şekil 2G), plazma HDL (Şekil 2H), düşük yoğunluklu lipoprotein (LDL yeniden ) (Şekil 2I), orta yoğunluklu lipoproteinler (IDL) (Şekil 2J), çok düşük yoğunluklu lipoprotein (VLDL) (Şekil 2K) ve POPC lipozom (Şekil 2 L) 30. (Şekil 4A ve B) 4,5,29 6,29 ve oldukça esnek 160 kDa&#39;lık bir IgG antikorunu - İlave doğrulamaları küçük ve asimetrik proteinleri görüntüleme 53 kDa, kolesteril ester transfer protein (CETP) (Cı Şekil 3A) verilen gerçekleştirildi , 52, ve iki yapısal olarak iyi bilinen proteinler, GroEL ve proteazom (Şekil 2 M ve N). C herhangi bir ek doğrulama gerektirenolleagues, bu OPN&#39;ler yöntem herhangi bir kör test açıktır. OPN&#39;ler yüksek verimli bir protokol, CETP, lipoproteinlerin 4 sınıflarına yeniden birleştirildi HDL etkileşim de dahil olmak üzere, bir dizi şartlar altında değişik proteinlerin (örneğin bağlanma edildi CETP gibi küçük proteinlerin örnekleri, yüzlerce incelenmesi ile, protein mekanizma üzerinde çalışmak için kullanılan gibi, HDL, LDL ve VLDL, / 3 dakika, 20 dakika, 1 saat, 2 saat, 4 saat, 8 saat, 24 saat, 48 saat ve 72 saat dahil olmak üzere 9 inkübasyon süreleri altında 2 antikorları, H300 ve N13, olmadan dahil olmak üzere, 4 ve 3 dilüsyonlar, yani 0.1 mg / ml, 0.01 mg / ml ve 0.001 mg / ml, ve ek kontrol örnekleri, 4 altındaki mol oranları, yani, 1: 0.5, 1: 1: 1, 2, 1 farklı kişiler tarafından Yukarıdaki deneylerin) 6,29 üçlü testleri ile, tek başına, CETP, tek başına, LDL ve VLDL,. OPN&#39;ler CETP&#39;nin görüntüleri makul ince yapı detayları ile yüksek kontrastlı görüntüler sağlanan; bize izin başarıyla 53 kDa sma bir 3D yoğunluk haritası yenidenll protein CETP (Şekil 3D - F) tek parçacık yeniden tarafından. Bize ara madde çözünürlüğü tek bir (± 1.5 mil) (bir nesne, bir ortalama) IgG antikoru 3D yapısı elde etmek için izin - Ayrıca, yüksek kontrastlı OPN&#39;ler görsel bize bağımsız bir protein (C Şekil 4A) için yeterli bir sinyal sağlamak 5 - bireysel parçacık elektron tomografi (Ipet) yöntemi (J Şekil 4E) aracılığıyla. Ipet yeniden strateji, yöntem, adım adım süreçleri ve yapısal varyasyon analizi ayrıntılı bir açıklama, daha önce 4 bildirilmiştir. YouTube&#39;a 5 yüklenen tarafından ham görüntüleri ve ara sonuçları, 3D yoğunluk haritası ve yapısal yerleştirme dahil Ipet antikor rekonstrüksiyon prosedürleri hakkında bir film halka da kullanılabilir. Farklı bireysel antikor parçacıklardan 3D rekonstrüksiyon karşılaştırılması protein dinamikleri ve c ortaya olabilirkimyasal reaksiyonlar sırasında 4,5 onformational değişir. KDa 1,2 200, bu küçük proteinlerin görüntülenmesinde başarı OPN&#39;ler yöntem, küçük ve asimetrik yapısal belirlemeler ve mekanizma keşifler doğru geleneksel EM sınırı itmek için yararlı bir araç olduğunu kanıtladığı - proteinlerin% 50 üzerinde 40 arasında değişen moleküler kütleye sahip olduğunu düşünüyor . Bu nedenle, ayrıntılı bir protokol aşağıda verilmiştir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1070">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:159px;">Company</td>
			<td style="width:137px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:547px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:228px;">Stain: Uranyl Formate</td>
			<td style="width:159px;">The SPI Supplies Division of Structure Probe, Inc.</td>
			<td style="width:137px;">02545-AA</td>
			<td>http://www.2spi.com/catalog/chem/Uranyl_Formate.shtml</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">SYRINGE: 1ML NORM-JECT</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:137px;">89174-491</td>
			<td>https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=89174-491</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Syringe filter: 0.2 &#956;m&#160;</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:137px;">28145-487</td>
			<td>https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=28145-487</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:228px;">Syringe filter: 0.02 &#956;m filter (Anotop 10)</td>
			<td style="width:159px;">Whatman</td>
			<td style="width:137px;">6809-1002</td>
			<td>http://www.whatman.com/AnotopSyringeFilters.aspx</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:228px;">Dulbecco&#8217;s Phosphate Buffered Saline</td>
			<td style="width:159px;">SIGMA-Aldrich</td>
			<td style="width:137px;">D8537</td>
			<td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/d8537?lang=en&#38;region=US</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Parafilm: 4 in. x 125 ft.</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:137px;">470152-246</td>
			<td>https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=WLS65710-A</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:228px;">Carbon film coated TEM grid: 300 mesh</td>
			<td style="width:159px;">Pacific Grid-Tech</td>
			<td style="width:137px;">Cu-300CN</td>
			<td>http://www.grid-tech.com/catalog.htm#1-thincarbon</td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:46px;width:228px;">Carbon film coated TEM grid: 200 mesh</td>
			<td style="width:159px;">EMS (Electro Microscopy Sciences)</td>
			<td style="width:137px;">CF200-Cu</td>
			<td>http://www.emsdiasum.com/microscopy/products/grids/support.aspx</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:228px;">Tweezer: Dumont Tweezer L5</td>
			<td style="width:159px;">EMS (Electro Microscopy Sciences)</td>
			<td style="width:137px;">72882-D</td>
			<td>http://www.emsdiasum.com/microscopy/products/tweezers/dumont_clamping.aspx#02-L5</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:228px;">Milli-Q Advantage A10 Ultrapure Water Purification System</td>
			<td style="width:159px;">EMD Millipore</td>
			<td style="width:137px;">Milli-Q Advantage A10</td>
			<td>http://www.millipore.com/catalogue/module.do?id=C10117</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Filter Paper: Grade 1 circles</td>
			<td style="width:159px;">Whatman</td>
			<td style="width:137px;">1001-090</td>
			<td>http://www.whatman.com/QualitativeFilterPapersStandardGrades.aspx</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Aluminum Foil</td>
			<td style="width:159px;">NA</td>
			<td style="width:137px;">NA</td>
			<td>Any type</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:228px;">Glow Discharge Unit</td>
			<td style="width:159px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:137px;">91000</td>
			<td>http://www.tedpella.com/easiglow_html/Glow-Discharge-Cleaning-System.htm</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:228px;">Filter Tips: Low-Retention Aerosol Filter Tips for 10&#181;L Pipettors</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:137px;">89174-520</td>
			<td>https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=89174-520</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:228px;">Filter Tips: Low-Retention Aerosol Filter Tips for 40&#181;L Pipettors</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:137px;">89174-524</td>
			<td>https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=89174-524</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:228px;">Filter Tips: VWR Signature 200 &#181;L Pipet Tips</td>
			<td style="width:159px;">VWR</td>
			<td style="width:137px;">37001-528</td>
			<td>https://us.vwr.com/store/catalog/product.jsp?catalog_number=37001-528</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:228px;">Pipet</td>
			<td style="width:159px;">Pipetman</td>
			<td style="width:137px;">F161201 and F167300</td>
			<td>http://www.pipetman.com/Pipettes/Single-Channel/PIPETMAN-Classic.aspx</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optimized negative staining: a high-throughput protocol for examining small and asymmetric protein structure by electron microscopy

200 kDa - proteinlerin yapısal belirlenmesi yerine 40 arasında, molekül kütlesi proteinler için meydan okuyor. Doğal proteinlerin yarıdan fazlası 40 arasında bir moleküler kütleye sahip olduğu göz önüne alındığında - 200 kDa 1,2, bir nanometre çözünürlük kapasitesi ile sağlam ve yüksek verimli bir yöntem gereklidir. Negatif boyama (NS) elektron mikroskopisi (EM) sık sık protein yapısı ve protein-protein etkileşimlerini incelemek için araştırma laboratuarlarında kullanılan bir, kolay, hızlı ve nicel bir yaklaşımdır. Ne yazık ki, geleneksel NS protokolleri çoğunlukla, özellikle genelde rouleaux eserler sunan oluşturacak lipoproteinler ile, proteinler yapısal eserler üretmek. Bir standart olarak kriyo-elektron mikroskobu (cryo-EM) için lipoprotein görüntüleri kullanarak NS numune hazırlama şartlarında önemli parametreler son tarandı ve optimize NS protokolü (OPN), değiştirilmiş bir protokol 3 NS ​​olarak bildirildi. Ro gibi eserleruleaux ölçüde ek (1 nm yakınında) oldukça yüksek çözünürlük ile birlikte yüksek kontrast küçük ve asimetrik proteinlerin görüntüler sağlayarak, OPN&#39;ler ile sınırlı olabilir. Bu yüksek çözünürlüklü ve yüksek kontrastlı görüntüler elektron tomografisi 4,5 yöntemi ile, böyle bir 160 kDa antikoru gibi bireysel bir protein (tek bir nesne, hiçbir ortalama) 3 boyutlu rekonstrüksiyon, hatta elverişli. Ayrıca, OPN&#39;ler küçük proteinlerin örnekleri yüzlerce incelemek için yüksek verimli bir araç olabilir. Örneğin, 53 kDa&#39;lık bir kolesteril ester transfer proteini daha önce yayınlanmış mekanizması (CETP) örnekleri 6 yüzlerce taranması ve görüntüleme içeriyordu. Düşünüldüğünde cryo-EM nadiren başarıyla görüntüleri proteinler az 200 kDa üzerinde yüz örnek koşullarını eleme ilgili herhangi bir çalışma yayınlamaya henüz, o OPN&#39;ler küçük proteinleri eğitim için yüksek verimli bir yöntemi çağırmak için adil. Umarım burada sunulan OPN&#39;ler protokol E sınırlarını zorlamaya yararlı bir araç olabilirM küçük protein yapısı, dinamikleri ve mekanizmaları içine EM çalışmaları hızlandırmak ve.

OPN&#39;ler ait uygulamalar gibi çeşitli lipoprotein türlerinin yapısal ve morfolojik inceleme,: oluşmakta olan yeniden birleştirici HDL (rHDL), küresel HDL yeniden birleştirici, plazma HDL, LDL ve VLDL IDL (Şekil 2) 30; Bu 53 kDa&#39;lık CETP (EM ile başarılı bir şekilde görüntülenmiş olan en küçük proteinler arasında) (Şekil 3) ve 6 160kDa IgG antikorlarının yanı sıra küçük proteinler (en dinamik ve heterojen proteinlerden biri) (Şekil 4) 4,5,29,52 , hatta 28 kDa lipit ücretsiz apolipoprotein A-1 (Şekil 2L) ve GroEL ve protozomları (Şekil 2M ve N). Yüksek verimli bir yöntem olarak OPN&#39;ler diğer örnekleri, 53 kDa protein olarak, CETP mekanizmaları ortaya çıkardığı için, protein-protein etkileşimleri incelenmektedir. Investıgatıon Giriş kısmında tarif edildiği gibi, ne CETP lipoproteinlerin farklı alt sınıfları ile etkileşim olduğuted Bildiğimiz gibi 400&#39;den fazla EM örneklerini 6 inceleniyor, TARAMA yaklaşık yüz farklı koşullar içeren cryo-EM çalışmanın böyle bir durum yoktu. OPN&#39;ler küçük ve asimetrik protein 3D yapısını incelemek ve hatta 3D yapısı (ortalama olmadan) tek ve bireysel proteini oluşturmak ulaşmak için genişletmek EM sınırlarını genişletebilirsiniz. Örneğin IgG antikor ara çözünürlükte 3D yeniden elde edilmesi zor olduğu son derece esnek bir yapıya sahip olan 160 kDa&#39;lık bir moleküldür. OPN&#39;ler yöntem eğilme açısında (Şekil 4E ve h) bir dizi görüntü için tek bir IgG antikoru kullanılmıştır. 4,5 - bireysel parçacık elektron tomografisi (Ipet) (J Şekil 4E) tek bir proteinin başarılı inşası için izin OPN&#39;ler gelen makul yüksek çözünürlüklü ve yüksek kontrastlı protein görüntüler. Ipet 3D rekonstrüksiyonu <sup&gt; 4, hedef antikorun 2B eğim dizi yavaş yavaş 14.1 ~ çözünürlüğe (Şekil 4F ve G) bir 3B yoğunluğu elde etmek için, daha sonra tekrar eden yeniden yoluyla hesaplanan küresel merkezi ile aynı hizada olarak 4. Aynı yolla, bir tek antikor-peptit kompleksi yeniden inşa edildi ve peptit (çözünürlük ~ 16.6 a Şekil 4I ve J) 4,5 keşfedilen bir tek antikor ya da bir parçacığın iç alanı, yapısal bir değişikliğe neden oldu. Farklı bireysel parçacıklardan 3 boyutlu rekonstrüksiyon karşılaştırılması, yapısal analiz, bir kimyasal reaksiyon 4,5,29,53,54 bir ara aşamalar &quot;-shot ek&quot; bile bize protein termodinamik dalgalanmaları ortaya çıkarmak için izin olabilir ve. Özetle, 40 kDa arasındaki moleküler kütleye sahip proteinler - 200 kDa standart EM yapısal muayene ve rekonstrüksiyon için zorlu. Düşünülürse% 50 üzerindeproteinler 40 arasında değişen moleküler kütleye sahip E - kDa 1,2 200, küçük ve asimetrik yapısal belirlemeler ve hatta mekanik çalışmalar doğru geleneksel EM sınırı itmek için sağlam ve yüksek verimli bir araç olarak bir OPN&#39;ler yöntem rapor. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig1highres.jpg" width="500" /> Konvansiyonel negatif boyama (NS) EM ile lipoproteinlerin 1. Rouleau dışlayıcı Şekil. (Panel aşağıda) Elektron (panel ile elde edilmiş) ve mikrograflan seçilen parçacıklar standart karışımı prosedürü altında fosfotungstik asit (PTA) sonra bir rulo ile NS çeşitli lipoproteinler göstermektedir. ApoE4 (A) yeniden oluşturulmuş HDL&#39;nin, (rHDL), (B) apoA-l-ihtiva eden 9.6 mil diskoidal rHDL, (C), plazma LDL (D)-olmayan apolipoprotein içeren lipozomlar ihtiva eden POPC apo. Barlar: 50 nm. Pencere boyutu: A ve C, 20 Km; B, 30 nm. Lipid Research Dergisi başlangıçta bu işi 29,30 yayınladı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig1highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig2highres.jpg" width="500" /> . (OPN) üzerinde EM elektron mikroskobu OPN&#39;ler göre bir rulo artefaktsız farklı lipoproteinleri ve lipozomlar göstermektedir optimum negatif lekeleme ile Şekil 2. Protein yapı (A) &#39;rHDL ApoE4 içeren;. (B), 7.8 nm rHDL, (C) 8,4 nm rHDL ( D) 9,6 nm rHDL, (E) 9,3 nm küresel rHDL, (F), insan plazma HDL-α, (G), plazma HDL (H) İnsan plazma LDL (I) insan plazma IDL, (J), insan plazma VLDL; <strong&gt; (K), POPC lipozom gibi (L) lipit serbest apoA-I. Ek doğrulama (M) Groel ve (N) Proteazom örnekleri kullanılarak yapıldı. Mikrograflan (yukarıda paneller) ve (panel aşağıda) seçilen parçacıklar. Barlar: 50 nm. Pencere büyüklüğü: A - D, 20 nm; E ve F, 25 nm; G, 20 nm; H, 25 nm; I, 50 nm; J ve K, 100 nm; L, 80 nm., Lipit serbest apoA-I, GroEL ve proteasome dışında, Bu araştırma aslında Lipid Research 29,30 Dergisi&#39;nde yayınlandı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig2highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil CETP 3. OPN&#39;ler elektron mikroskop. (A) CETP (kesik daireler) ile Genel Bakış mikrografıdır muz şekilli parçacıklar. (B) Windoweham partikülleri seçmek d. (C) Üç tek ham CETP parçacık görüntüleri net diğer küçük, hafif ve dar ucu (sol panel) de dahil olmak üzere bir büyük, daha ağır ve daha büyük küresel ucu gösteren, üst görünüşünü daha az genel eğrilik benzer terminal bölgelerini gösteren (orta CETP (sağ panel) uzun ekseni aşağı panel) ve bir uç görünüşüdür (D) kristal yapısına (PDB üst üste konması,:. bu ham KETP parçacık görüntü üzerine 2OBD) olabilir oryantasyonunu gösteren, hem yapısal etki şekli ve boyutu iyi bir uyum sağlar yaklaşık olarak doğru da bilgisayar ((C) karşılık gelen paneller) ile yardım almadan tanımlanabilir. (E), bu rasgele bir şekilde yerleştirilen parçacıkların benzerlik (çapraz-korelasyon hesaplama) hesaplamak için serbest 2B sınıf ortalamaları (ab initio bir süreç, bir referans olan parçacıklar birbirine yüksek benzerlik, gruplandırılmış hizalanmış ve sonra arka plan gürültüsünü azaltmak için ortalama ve partikül görüntü con arttırılmıştırkontrast. Referans ücretsiz 2D sınıfı ortalamalar hangi, hiçbir insan yapımı ilk modeli bu sınıf ortalamasının karıştığı, EMAN pakette refine2D.py yazılım tarafından hesaplanır. Referans sınıf ortalamaları) tek parçacık yeniden gelen 3 boyutlu rekonstrüksiyon doğrulamak için bağımsız bir yöntem olarak kullanılabilir. (F) Seçilen referans ücretsiz 2D sınıfı ortalamaları diğer kıyasla daha büyük bir uzak ucunu göstermektedir. (G) Binen kristal yapısı (PDB :, bindirme görüntüleri yapısı şekil ve alan boyutu (düşük paneli) hem kristal yapısı ve referans ücretsiz sınıf ortalamasının arasındaki yakın mükemmel eşleşmeleri referans serbest ortalamalara 2OBD) karşılaştırma göstermek (F) en CETP&#39;nin 3D yoğunluğu haritası. 13 Å çözünürlük OPN&#39;ler ve tek parçacık rekonstrüksiyon yöntemi (üst panel) ve kristal yapısı (düşük paneli) tarafından bu tek-parçacık yeniden içine yerleştirilmiş çıkıntılı-vücut tarafından görüntülendi 8.879 parçacıklardan yeniden inşa edildi. Detgörüntü ön işleme, başlangıç ​​modeli, arıtma işlemleri, açı dağıtımı ve Fourier Shell Korelasyonu (FSC) içeren tek parçacık rekonstrüksiyon ailed bilgi, yöntem bölümünde yayınlanan edildi ve orijinal kağıdın destekleyici bilgiler (H) tek parçacık yeniden Final karşılaştırılması ( panel) ve ek PDB uygun karşılaştırma (alt panel) üzerinde 6. Barlar: A, 50 nm; B - D, 10 nm; F, 3 nm. Bu rakamların bazıları daha önce Doğa Kimya Biyoloji 6 yayınlandı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig3highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig4highres.jpg" width="500" /> Şekil 4. OPN&#39;ler görüntüleri ve İnsan IgG 1 antikor parçacıkların rekonstrüksiyon. (A) fazlainsan IgG1 antikoru OPN&#39;ler görüntülerin görünümü. Beyaz çevrelerinde gösterilen Parçacıklar açıkça 3 subdomainli parçacıkları görüntüler. (B) elle dokunma olmadan herhangi bir (ham parçacık kenarını çevreleyen gürültüyü azaltarak beş ayrı ankonjuge antikor parçacıklar ve (C) karşılık gelen gürültü azaltılmış görüntüleri yüksek çözünürlüklü ham görüntüleri Seçilmiş kolayca görselleştirmek üzere, parçacıklar içindeki yoğunluk). (D) aynı şekilde EM görüntülere bir görüntüleme yönlenmiştir IgG 1 antikor kristal yapısı (PDB girişi 1IGT). Karşılık gelen görüntü karşılaştırması EM görüntü ve etki pozisyonları ve şekilleri de dahil olmak üzere kristal yapısı arasında pek çok ortak özellikleri göstermektedir. (E), bir örneği, tek IgG 1 antikor bir ab initio 3D rekonstrüksiyonu için adım adım prosedürü (bir ortalama, Bir tek nesne) bireysel parçacık elektron tomografi (Ipet) yöntemini kullanarak. (F) si nihai 3D rekonstrüksiyon14.1 çözünürlüğünde ngle antikor parçacık üç halka biçimli alanları bir &quot;Y&quot; şeklinde oluşturulması göstermiştir. (G) alanı yoğunluğu, sırasıyla ilgili haritalar ve manuel olarak etki alanları arasından halkaları tekrar her birine etki kristal yapılarını bir yuva. (Y) Ipet tek bir IgG-peptid kompleksi (hayır ortalama bir birey nesne) 3D rekonstrüksiyon adım için adım prosedürü. (I) bir IgG peptid kompleksi son 3D rekonstrüksiyon 16.6 Å çözünürlükte görüntülenen üç çubuk gösterdi bir &quot;Y&quot; şeklinde oluşturulması şekilli alanları (J), sırasıyla, her bir IgG antikor etki kristal yapısını (PDB girişi: 1IGT) yerleştirme. her bir çubuk şekli yoğunluklarda içine, az bir iç alan, yapısal bir değişikliğe işaret alan kristal yapıları eşleşen gösterdi peptid birleştirmeden sonra. Ayrıntılı prosedür, çözünürlük analizi ve istatistik orijinal yazıda anlatılan edildi <s&gt; 5 Barlar onbirler: A, 50 nm; B - D, 10 nm. Bu çalışma başlangıçta PLoS ONE 4 yayınlanan ve Bilimsel 5 Raporları. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig4highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig5highres.jpg" width="500" /> Amorf karbon film Şekil 5. Güç spektrumu bir Zeiss Terazi 120 LaB6 TEM ile 1.6 mikron flulaştırmayla altında görüntülenmiş. Yüksek çözünürlüklü görüntüleme EM uygun hizalama ve yüksek çözünürlüklü yeteneğine sahip olduğunu göstermek için yeterli kanıt gerektirir. Izgara Yakın karbon alanının güç spektrumunun analizi öncesinde, veri toplama için ışın tutarlılık durumunu kontrol etmek için etkili bir yöntemdir. Amorf karbon alanın görüntüsünün Fourier transferi (C cihazla ilgili kontrast transfer fonksiyonunu göstermek<html> TF), yani Rica-halkaları denir. Uygun bir uyum ve tutarlılık görünür Rica-halkaları sayısı ve nispeten yüksek bir bulanıklaştırma koşul altında görünür Thon halkaların yüksek çözünürlük ile yansıtılabilir. / Å 2 - LaB6 lif donanımlı TEM yakın bir düzgün hizalama durum bir örnek olarak, 20 Thon halkalar (~ 5 Å) bir karbon film elde edilebilir ~ fazla 20.4 e doz kullanılarak 1.6 mikron defokusta görüntülenmiş. Düşük uç TEM elde Rica Halkalar, uygun bir hizalama koşulları altında işletilen bir alan emisyon gun (FEG) geliştirilmiş TEM gibi yüksek-uç TEM gelenle benzer sahiptir. Başlangıçta Bilimsel yayınlanan bu çalışma 5 Reports. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig5highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 6highres.jpg &quot;width =&quot; 500 &quot;/&gt; Şekil OPN&#39;ler görüntüleme için &quot;ideal&quot; bir alanlarında 6 Örnek mikrograflan. Üç protein numuneleri (A) GroEL (B) &#39;Proteazom (C), küresel HDL, görüntüleme için ideal OPN&#39;ler göstermek için örnek olarak kullanılmıştır. Lekeleri düzensiz dağıtılan örnek olduğundan, numune, düşük büyütme genellikle &quot;bulutlu&quot; (en soldaki paneli) belirir. Görüntüleme için ideal bölgeleri normalde bu &quot;bulutlar&quot; ın sınırları içinde yer almaktadır. Bir örneği adım adım zoom-bir &quot;clear&quot; leke bölge (sol orta panel) parçacıkların yüksek çözünürlüklü ve yüksek kontrastlı görüntüler (sağ orta panel) ile başvuran yüksek büyütme görüntüleri gösterir. Parçacıkların Seçilen görüntüleri proteinlerin yapısı ayrıntıları (sağdaki panel) gösterir. Barlar:. 30nm <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig6highres.jpg" target="_blank">büyük görüntülemek için tıklayınız</a>Bu rakamın r sürümü. <img alt="Şekil 7" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig7highres.jpg" width="500" /> Şekil 7. OPN&#39;ler prosedürlerin şematik bir diyagramıdır. (A) EM ızgara inkübasyon istasyonu, parlayan taburcu ızgara üzerinde örnek çözümü kuluçkaya basit istasyonu. Işığa leke temasını en aza indirerek, bir buz yatağın üzerinde su damlacıkları yıkama ve leke damlacıkları korumak için tasarlanmış (B) Boyama iş istasyonu,. (C), boyama işlemi genel bakış gösteren: kurutma yönü, 3x su ile durulama, 3x UF leke maruz kalma, leke damlacıklarının ters örnek ızgara ile Boyama inkübasyon, ve son arka örnek edilerek kurutulmadan önce örnek boyalı çözeltinin ince bir tabaka sağlamak için lekeleme azot hava. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig7highres.jpg" target="_blank">th daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız</a>rakamdır. <img alt="Şekil 8" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig8highres.jpg" width="500" /> Şekil 8. Yüksek - 53kDa küçük protein CETP&#39;nin çözünürlüklü görüntüler değiştirilmiş OPN&#39;ler yöntem, cryo-pozitif-boyama (cryo-PS) gelen ortaya Five yüksek çözünürlük ve dairesel şekli (ters kontrast) CETP parçacıkların yumuşak maskeli ham görüntüleri seçin. ve parçacık şekli kolaylıkla görselleştirmek için (ancak parçacıkların içinde herhangi bir değişiklik yapmadan ham yoğunluğu parçacık görsellerin kenarları çevresinde el ile düşük gürültü) ham parçacıkları maskeli. Tüm atom ve şerit kristal yapısı karşılaştırma EM görüntüleri her parçacığın benzer yönelimleri hizalanmış ham parçacıkları maskeli için. Tüm kristal yapı özellikleri ham veriden çözülebilir ise ham görüntü alanlarının yüksek çözünürlüklü detaylar, kristal yapısı ile bazı benzerlikler göstermektedir. Remarka<html> bly, bu ham görüntüleri Her iki terminalde benzerlik elle azaltılmış gürültü görüntüleri (üçgenler) görülen yakındaki küçük dairesel deliklere sahip bitiyor göstermektedir; Ayrıca, parçacık görüntü içindeki C-terminal bölgelerinde şeritler kristal yapısını tamamlayıcı β-tabakalar (oklar) ve son olarak, CETP C-terminal bölgesinde üzerine çıkıntı yapan döngüler kristal yapısı (karo) olarak benzer olan (A). beş seçim (ters kontrast ile) CETP parçacıkların yüksek çözünürlüklü ve dairesel yumuşak şekil maskeli ham görüntüleri. (B) 10a filtreleme Düşük geçiş. (C) 20a filtreleme Yüksek Düşük geçiş. (D) elle gürültü azaltılmış görüntüleri Maskeli. (E) Şerit yapısı ile kristal yapı karşılaştırması. tüm atom temsilciliği tarafından (F) Kristal yapı karşılaştırması. Bar: 5nm. Bu işin bir parçasıdır Doğa Kimya Biyoloji 6 yayımlandı.sıska &quot;&gt; Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 9," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51087/51087fig9highres.jpg" width="500" /> Şekil 9. tuzluluk farklı altında klasik NS protokolü (PTA leke) tarafından rouleau oluşumunu gösteren lipozom elektron mikroskobu. (A) Yüksek tuzluluk (~ 0.5 M NaCI). (B) &#39;Normal tuzluluk (~ 0.25 M NaCI). (C) Düşük tuzluluk (~ 0.1 M NaCI). (D) saf su. Mikrograflan (panelde yukarıda) ve gösterilen (panelinin altında) seçeneğini pencereli parçacıklar. Barlar: 100 nm. Pencere boyutu: 80 nm. Lipid Research Journal aslında bu işi 30 yayınladı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51087/51087fig9highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy at JoVE.com

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Daha fazla protein yarısından elektron mikroskobu görüntüleme ve üç boyutlu rekonstrüksiyon hem de zor küçük proteinler (moleküler kütle &lt;200 kDa) &#39;dir. Optimize negatif boyama, yüksek kontrast ve nispeten yüksek çözünürlük (~ 1 nm) farklı fizyolojik koşullar altında, küçük, asimetrik proteinlerin ya da komplekslerin görüntüleri elde etmek için güçlü ve yüksek verimli bir protokoldür.

Optimize Negatif Boyama: Elektron Mikroskobu ile Küçük ve Asimetrik Protein Yapısı incelenmesi için Yüksek verim Protokolü

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

optimized-negative-staining-high-throughput-protocol-for-examining

Research

JoVE Journal

Environment

43.0K Görüntüleme.  The Molecular Foundry.  Daha fazla protein yarısından elektron mikroskobu görüntüleme ve üç boyutlu rekonstrüksiyon hem de zor küçük proteinler (moleküler kütle 

Video: Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

High-throughput Fluorometric Measurement of Potential Soil Extracellular Enzyme Activities

Microbes in soils and other environments produce extracellular enzymes to depolymerize and hydrolyze organic macromolecules so that they can be assimilated for energy and nutrients. Measuring soil microbial enzyme activity is crucial in understanding soil ecosystem functional dynamics. The general concept of the fluorescence enzyme assay is that synthetic C-, N-, or P-rich substrates bound with a fluorescent dye are added to soil samples. When intact, the labeled substrates do not fluoresce. Enzyme activity is measured as the increase in fluorescence as the fluorescent dyes are cleaved from their substrates, which allows them to fluoresce. Enzyme measurements can be expressed in units of molarity or activity. To perform this assay, soil slurries are prepared by combining soil with a pH buffer. The pH buffer (typically a 50 mM sodium acetate or 50 mM Tris buffer), is chosen for the buffer&#39;s particular acid dissociation constant (pKa) to best match the soil sample pH. The soil slurries are inoculated with a nonlimiting amount of fluorescently labeled (i.e. C-, N-, or P-rich) substrate. Using soil slurries in the assay serves to minimize limitations on enzyme and substrate diffusion. Therefore, this assay controls for differences in substrate limitation, diffusion rates, and soil pH conditions; thus detecting potential enzyme activity rates as a function of the difference in enzyme concentrations (per sample).
Fluorescence enzyme assays are typically more sensitive than spectrophotometric (i.e. colorimetric) assays,&#160;but can suffer from interference caused by impurities and the instability of many fluorescent compounds when exposed to light; so caution is required when handling fluorescent substrates. Likewise, this method only assesses potential enzyme activities under laboratory conditions when substrates are not limiting. Caution should be used when interpreting the data representing cross-site comparisons with differing temperatures or soil types, as in situ soil type and temperature can influence enzyme kinetics.

To measure potential rates of soil extracellular enzyme activities, synthetic substrates that are bound to a fluorescent dye are added to soil samples. Enzyme activity is measured as the fluorescent dye is released from the substrate by an enzyme-catalyzed reaction, where higher fluorescence indicates more substrate degradation.

Potansiyel Toprak Ekstrasellüler Enzim Aktivitelerinin Yüksek verim Florimetrik Ölçme

Microbes in soils and other environments produce extracellular enzymes to depolymerize and hydrolyze organic macromolecules so that they can be ...

Çevre

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as plant-soil feedbacks (PSF) have large effects on plant performance, and create environmental heterogeneity that depends on the community composition. Understanding the importance of PSF for plant community assembly necessitates understanding of the role of heterogeneity in PSF, in addition to mean PSF effects. Here, we describe a protocol for manipulating plant-induced soil heterogeneity. Two example experiments are presented: (1) a field experiment with a 6-patch grid of soils to measure plant population responses and (2) a greenhouse experiment with 2-patch soils to measure individual plant responses. Soils can be collected from the zone of root influence (soils from the rhizosphere and directly adjacent to the rhizosphere) of plants in the field from conspecific and heterospecific plant species. Replicate collections are used to avoid pseudoreplicating soil samples. These soils are then placed into separate patches for heterogeneous treatments or mixed for a homogenized treatment. Care should be taken to ensure that heterogeneous and homogenized treatments experience the same degree of soil disturbance. Plants can then be placed in these soil treatments to determine the effect of plant-induced soil heterogeneity on plant performance. We demonstrate that plant-induced heterogeneity results in different outcomes than predicted by traditional coexistence models, perhaps because of the dynamic nature of these feedbacks. Theory that incorporates environmental heterogeneity influenced by the assembling community and additional empirical work is needed to determine when heterogeneity intrinsic to the assembling community will result in different assembly outcomes compared with heterogeneity extrinsic to the community composition.

Understanding the role of environmental heterogeneity in species coexistence has typically focused on types of heterogeneity that are extrinsic to the community&#8217;s species composition. We provide novel detailed methods for creating soil heterogeneity treatments using soils subject to plant-soil feedback conditioning, or heterogeneity intrinsic to the community composition.

Kurgulama Bitki kaynaklı Toprak Heterojen Deneysel Protokol

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

Multimodal Optical Microscopy Methods Reveal Polyp Tissue Morphology and Structure in Caribbean Reef Building Corals

An integrated suite of imaging techniques has been applied to determine the three-dimensional (3D) morphology and cellular structure of polyp tissues comprising the Caribbean reef building corals Montastraeaannularis and M. faveolata. These approaches include fluorescence microscopy (FM), serial block face imaging (SBFI), and two-photon confocal laser scanning microscopy (TPLSM). SBFI provides deep tissue imaging after physical sectioning; it details the tissue surface texture and 3D visualization to tissue depths of more than 2 mm. Complementary FM and TPLSM yield ultra-high resolution images of tissue cellular structure. Results have: (1) identified previously unreported lobate tissue morphologies on the outer wall of individual coral polyps&#160;and (2) created the first surface maps of the 3D distribution and tissue density of chromatophores and algae-like dinoflagellate zooxanthellae endosymbionts. Spectral absorption peaks of 500 nm and 675 nm, respectively, suggest that M. annularis and M. faveolata contain similar types of chlorophyll and chromatophores. However, M. annularis and M. faveolata exhibit significant differences in the tissue density and 3D distribution of these key cellular components. This study focusing on imaging methods indicates that SBFI is extremely useful for analysis of large mm-scale samples of decalcified coral tissues. Complimentary FM and TPLSM reveal subtle submillimeter&#160;scale changes in cellular distribution and density in nondecalcified coral tissue samples. The TPLSM technique affords: (1) minimally invasive sample preparation,&#160;(2) superior optical sectioning ability,&#160;and (3) minimal light absorption and scattering, while still permitting deep tissue imaging.

An integrated suite of imaging techniques has been applied to determine polyp morphology and tissue structure in the Caribbean corals Montastraeaannularis and M. faveolata. Fluorescence, serial block face,&#160;and two-photon confocal laser scanning microscopy have identified lobate structure, polyp walls, and estimated chromatophore and zooxanthellae densities and distributions.

Modlu Optik Mikroskopi Yöntemleri Caribbean Reef Yapı Mercanlar içinde Polip Doku Morfoloji ve Yapı Göstermektedir

An integrated suite of imaging techniques has been applied to determine the three-dimensional (3D) morphology and cellular structure of polyp tissues ...

Semi-High Throughput Screening for Potential Drought-tolerance in Lettuce (Lactuca sativa) Germplasm Collections

This protocol describes a method by which a large collection of the leafy green vegetable lettuce (Lactuca sativa L.) germplasm was screened for likely drought-tolerance traits. Fresh water availability for agricultural use is a growing concern across the United States as well as many regions of the world. Short-term drought events along with regulatory intervention in the regulation of water availability coupled with the looming threat of long-term climate shifts that may lead to reduced precipitation in many important agricultural regions has increased the need to hasten the development of crops adapted for improved water use efficiency in order to maintain or expand production in the coming years. This protocol is not meant as a step-by-step guide to identifying at either the physiological or molecular level drought-tolerance traits in lettuce, but rather is a method developed and refined through the screening of thousands of different lettuce varieties. The nature of this screen is based in part on the streamlined measurements focusing on only three water-stress indicators: leaf relative water content, wilt, and differential plant growth following drought-stress. The purpose of rapidly screening a large germplasm collection is to narrow the candidate pool to a point in which more intensive physiological, molecular, and genetic methods can be applied to identify specific drought-tolerant traits in either the lab or field. Candidates can also be directly incorporated into breeding programs as a source of drought-tolerance traits.

Semi-High Throughput Screening for Potential Drought-tolerance in Lettuce Lactuca sativa Germplasm Collections

This protocol was developed to screen a large germplasm collection of the leafy vegetable lettuce (Lactuca sativa L.) for drought-tolerance, in order to identify a small candidate pool of lettuce for use in physiological, molecular, and genetic studies to identify underlying drought-tolerance traits along with breeding programs.

Marul Potansiyel Kuraklığa tolerans Yarı-Yüksek Verim Tarama (<em&gt; Lactuca sativa</em&gt;) Germplazm Koleksiyonlar

This protocol describes a method by which a large collection of the leafy green vegetable lettuce (Lactuca sativa L.) germplasm was screened for likely ...

High-throughput Screening of Recalcitrance Variations in Lignocellulosic Biomass: Total Lignin, Lignin Monomers, and Enzymatic Sugar Release

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the use of non-renewable energy sources. In order to identify which plants, out of a diverse pool, have the desired chemical traits for downstream applications, attributes, such as cellulose and lignin content, or monomeric sugar release following an enzymatic saccharification, must be compared. The experimental and data analysis protocols of the standard methods of analysis can be time-consuming, thereby limiting the number of samples that can be measured. High-throughput (HTP) methods alleviate the shortcomings of the standard methods, and permit the rapid screening of available samples to isolate those possessing the desired traits. This study illustrates the HTP sugar release and pyrolysis-molecular beam mass spectrometry pipelines employed at the National Renewable Energy Lab. These pipelines have enabled the efficient assessment of thousands of plants while decreasing experimental time and costs through reductions in labor and consumables.

Plant cell wall structure and chemistry traits are evaluated to identify ideal feedstocks for biofuels and bio-materials. Standard methods have limitations when applied to large data sets. These high-throughput pretreatment, enzyme saccharification, and pyrolysis-molecular beam mass spectrometry methods compare large numbers of biomass samples with decreased experimental time and cost.

Toplam Lignin, lignin Monomer ve enzimatik Şeker Yayın: Lignocellulosic Biyokütle rekalsitrantların Varyasyonları yüksek verimlilik Taraması

The conversion of lignocellulosic biomass to fuels, chemicals, and other commodities has been explored as one possible pathway toward reductions in the ...

Administering and Detecting Protein Marks on Arthropods for Dispersal Research

Monitoring arthropod movement is often required to better understand associated population dynamics, dispersal patterns, host plant preferences, and other ecological interactions. Arthropods are usually tracked in nature by tagging them with a unique mark and then re-collecting them over time and space to determine their dispersal capabilities. In addition to actual physical tags, such as colored dust or paint, various types of proteins have proven very effective for marking arthropods for ecological research. Proteins can be administered internally and/or externally. The proteins can then be detected on recaptured arthropods with a protein-specific enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Here we describe protocols for externally and internally tagging arthropods with protein. Two simple experimental examples are demonstrated: (1) an internal protein mark introduced to an insect by providing a protein-enriched diet and (2) an external protein mark topically applied to an insect using a medical nebulizer. We then relate a step-by-step guide of the sandwich and indirect ELISA methods used to detect protein marks on the insects. In this demonstration, various aspects of the acquisition and detection of protein markers on arthropods for mark-release-recapture, mark-capture, and self-mark-capture types of research are discussed, along with the various ways that the immunomarking procedure has been adapted to suit a wide variety of research objectives.

Proteins are often used to mark arthropods for dispersal research. Methods for administering internal and external protein marks on arthropods are demonstrated. Protein mark detection techniques, either through indirect or sandwich enzyme-linked immunosorbent assays (ELISAs), are also illustrated.

Yönetme ve Dağılma Araştırma Arthropodlara Protein Marks algılama

Monitoring arthropod movement is often required to better understand associated population dynamics, dispersal patterns, host plant preferences, and other ...

A Push-pull Protocol to Reduce Colonization of Bird Nest Boxes by Honey Bees

Introduction of the invasive Africanized honey bee (AHB) into the Neotropics is a serious problem for many cavity nesting birds, specifically parrots. These bees select cavities that are suitable nest sites for birds, resulting in competition. The difficulty of removing bees and their defensive behavior makes a prevention protocol necessary. Here, we describe a push-pull integrated pest management protocol to deter bees from inhabiting bird boxes by applying a bird safe insecticide, permethrin, to repel bees from nest boxes, while simultaneously attracting them to pheromone-baited swarm traps. Shown here is an example experiment using Barn Owl nest boxes. This protocol successfully reduced colonization of Barn Owl nest boxes by Africanized honey bees. This protocol is flexible, allowing adjustments to accommodate a wide range of bird species and habitats. This protocol could benefit conservation efforts where AHB are located.

Preventing colonization of bird nest boxes by invasive Africanized honey bees is important for conservation efforts of nest-site limited birds. We provide an integrated pest management approach to &#34;push&#34; bees away from nest boxes with a repellant insecticide, permethrin, and &#34;pull&#34; them toward pheromone baited swarm traps.

Bir Push-pull Protokolü Bal Arısı ile kolonizasyon Bird Nest Kutular azaltmak için

Introduction of the invasive Africanized honey bee (AHB) into the Neotropics is a serious problem for many cavity nesting birds, specifically parrots. ...

A Protocol for Collecting and Constructing Soil Core Lysimeters

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the landscape has complex and varied soil morphology, an accompanying disparity in flow paths for leachate through the soil macropore and matrix structure is present. The rate of flow through these paths is further affected by antecedent soil moisture. Lysimeters are used to quantify flow rate, volume of water and concentration of nutrients leaching downward through soils. While many lysimeter designs exist, accurately determining the volume of water and mass balance of nutrients is best accomplished with bounded lysimeters that leave the natural soil structure intact. 
Here we present a detailed method for the extraction and construction of soil core lysimeters equipped with soil moisture sensors at 5 cm and 25 cm depths. Lysimeters from four different Coastal Plain soils (Bojac, Evesboro, Quindocqua and Sassafras) were collected on the Delmarva Peninsula and moved to an indoor climate controlled facility. Soils were irrigated once weekly with the equivalent of 2 cm of rainfall to draw down soil nitrate-N concentrations. At the end of the draw down period, poultry litter was applied (162 kg TN ha-1) and leaching was resumed for an additional five weeks. Total recovery of applied irrigation water varied from 71% to 85%. Nitrate-N concentration varied over the course of the study from an average of 27.1 mg L-1 before litter application to 40.3 mg L-1 following litter application. While greatest flux of nutrients was measured in soils dominated by coarse sand (Sassafras) the greatest immediate flux occurred from the finest textured soil with pronounced macropore development (Quindocqua).

A detailed method for extraction and assembly of intact soil core lysimeters and their use for study of leachate and associated loss of nutrients from surface applied poultry litter is demonstrated.

Toprak Çekirdek lizimetereleri Toplama ve oluşturulması için bir protokol

Leaching of nutrients from land applied fertilizers and manure used in agriculture can lead to accelerated eutrophication of surface water. Because the ...

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.)

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole grain composition and processing characteristics vary among maize hybrids and can impact the quality of the final processed product. Therefore, in order to produce healthier processed food products from maize, it is necessary to know how to optimize processing parameters for particular sets of germplasm to account for these differences in grain composition and processing characteristics. This includes a better understanding of how current processing techniques impact the nutritional quality of the final processed food product. Here, we describe a microscale protocol that both simulates the processing pipeline to produce cornflakes from large flaking grits and allows for the processing of multiple grain samples simultaneously. The flaking grits, the intermediate processed products, or final processed product, as well as the corn grain itself, can be analyzed for nutritional content as part of a high-throughput analytical pipeline. This procedure was developed specifically for incorporation into a maize breeding research program, and it can be modified for other grain crops. We provide an example of the analysis of insoluble-bound ferulic acid and p-coumaric acid content in maize. Samples were taken at five different processing stages. We demonstrate that sampling can take place at multiple stages during microscale processing, that the processing technique can be utilized in the context of a specialized maize breeding program, and that, in our example, most of the nutritional content was lost during food product processing.

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize Zea mays L.

Here, we present a microscale protocol for processing grain samples and for incorporating this microscale approach into a high-throughput analytical pipeline. This is a higher throughput adaptation of currently available protocols.

Yüksek işlem hacmi, analiz işleme parametrelerini ve Mısır (Zea mays L.) beslenme nitelikleri için Microscale Protokolü

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole ...

A 3-dimensional (3D)-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying

The zebrafish is a globally recognized fresh water organism frequently used in developmental biology, environmental toxicology, and human disease related research fields. Thanks to its unique features, including large fecundity, embryo translucency, rapid and simultaneous development, etc., zebrafish embryos are often used for large scale toxicity assessment of chemicals and drug/compound screening. A typical screening procedure involves adult zebrafish spawning, embryos selection, and arraying the embryos into multi-well plates. From there, embryos are subjected to exposure and the toxicity of chemical, or the effectiveness of the drugs/compounds can be evaluated relatively quickly based on phenotypic observations. Among these processes, embryos arraying is one of the most time-consuming and labor-intensive steps that limits the throughput level. In this protocol, we present an innovative approach that makes use of a 3D-printed arraying template coupled with vacuum manipulation to speed up this laborious step. The protocol herein describes the overall design of the arraying template, a detailed experimental setup and step-by-step procedure, followed by representative results. When implemented, this approach should prove beneficial in a variety of research applications using zebrafish embryos as testing subjects.

A 3-dimensional 3D-printed Template for High Throughput Zebrafish Embryo Arraying

Here, we present a protocol to design and fabricate a zebrafish embryo arraying template, followed by a detailed procedure on the use of such template for high throughput zebrafish embryo arraying into a 96-well plate.

3 boyutlu (3D)-yüksek işlem hacmi zebra balığı diziliyor embriyo için şablon basılı

The zebrafish is a globally recognized fresh water organism frequently used in developmental biology, environmental toxicology, and human disease related ...