Name: single particle electron microscopy reconstruction of the exosome complex using the random conical tilt method
Uploaded: 2011-03-28T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Single Particle Electron Microscopy Reconstruction of the Exosome Complex Using the Random Conical Tilt Method at JoVE.com

著者らは、完全なプ​​ロトコルを確立するために、ヘルプのエール大学の初期のプロトコルと王研究室のメンバーが確立支援にUCバークレーでノガレス研究室のメンバーに感謝したいと思います。我々はまた、低温電子顕微鏡施設のスタッフとその支援のための医学のイェール大学での高性能計算センターを認めます。 HWは、スミスファミリー受賞者です。

1。ランダムコニカルチルト方式の原理<ol><li>ランダムな円錐形の傾斜法の原理は、電子顕微鏡内の試料の同じ領域の顕微鏡写真のペアを取る必要があります。一枚の写真はuntilted位置で試料から取得されます（図1A）と他の画像を50〜70度（私たちのケースでは、我々は55度を使用）との間の角度で傾斜した試料から取得されます。 （図1B） </li><li>選択されているコンピュータを使用して、?...

<ol>
	<li>van Heel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angular+reconstitution:+a+posteriori+assignment+of+projection+directions+for+3D+reconstruction.">Angular reconstitution: a posteriori assignment of projection directions for 3D reconstruction.</a> Ultramicroscopy. 21, 111-123 (1987).</li><li>Radermacher, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+reconstruction+of+single+particles+from+random+and+nonrandom+tilt+series.">Three-dimensional reconstruction of single particles from random and nonrandom tilt series.</a> J Electron Microsc Tech. 9, 359-394 (1988).</li><li>Penczek, P. A., Grassucci, R. A., Frank, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ribosome+at+improved+resolution:+new+techniques+for+merging+and+orientation+refinement+in+3D+cryo-electron+microscopy+of+biological+particles.">The ribosome at improved resolution: new techniques for merging and orientation refinement in 3D cryo-electron microscopy of biological particles.</a> Ultramicroscopy. 53, 251-270 (1994).</li><li>Ohi, M., Li, Y., Cheng, Y., Walz, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negative+staining+and+image+classification+-+powerful+tools+in+modern+electron+microscopy.">Negative staining and image classification - powerful tools in modern electron microscopy.</a> Biol Proced Online. 6, 23-34 (2004).</li><li>Frank, J., Radermacher, M., Penczek, P., Zhu, J., Li, Y., Ladjadj, M., Leith, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SPIDER+and+WEB:+processing+and+visualization+of+images+in+3D+electron+microscopy+and+related+fields.">SPIDER and WEB: processing and visualization of images in 3D electron microscopy and related fields.</a> J Struct Biol. 116, 190-199 (1996).</li><li>Shaikh, T. R., Gao, H., Baxter, W. T., Asturias, F. J., Boisset, N., Leith, A., Frank, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SPIDER+image+processing+for+single+particle+reconstruction+of+biological+macromolecules+from+electron+micrographs.">SPIDER image processing for single particle reconstruction of biological macromolecules from electron micrographs.</a> Nat Protoc. 3, 1941-1974 (2008).</li><li>Heel, M. v. a. n., Harauz, G., Orlova, E. V., Schmidt, R., Schatz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+generation+of+the+IMAGIC+image+processing+system.">A new generation of the IMAGIC image processing system.</a> J Struct Biol. 116, 17-24 (1996).</li><li>Ludtke, S. J., Baldwin, P. R., Chiu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EMAN:+semiautomated+software+for+high-resolution+single-particle+reconstructions.">EMAN: semiautomated software for high-resolution single-particle reconstructions.</a> J Struct Biol. 128, 82-97 (1999).</li><li>Pettersen, E. F., Goddard, T. D., Huang, C. C., Couch, G. S., Greenblatt, D. M., Meng, E. C., Ferrin, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UCSF+Chimera--a+visualization+system+for+exploratory+research+and+analysis.">UCSF Chimera--a visualization system for exploratory research and analysis.</a> J Comput Chem. 25, 1605-1612 (2004).</li><li>Wang, H. W., Wang, J., Ding, F., Callahan, K., Bratkowski, M. A., Buttler, J. S., Nogales, E., Ke, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Architecture+of+the+yeast+Rrp44+exosome+complex+suggests+routes+of+RNA+recruitment+for+3'+end+processing.">Architecture of the yeast Rrp44 exosome complex suggests routes of RNA recruitment for 3' end processing.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 104, 16844-16849 (2007).</li><li>Scheres, S. H., Nunez-Ramirez, R., Sorzano, C. O., Carazo, J. M., Marabini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+processing+for+electron+microscopy+single-particle+analysis+using+Xmipp.">Image processing for electron microscopy single-particle analysis using Xmipp.</a> Nat Protoc. 3, 977-990 (2008).</li><li>Yoshioka, C., Pulokas, J., Fellmann, D., Potter, C. S., Milligan, R. A., Carragher, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automation+of+random+conical+tilt+and+orthogonal+tilt+data+collection+using+feature-based+correlation.">Automation of random conical tilt and orthogonal tilt data collection using feature-based correlation.</a> J Struct Biol. 159, 335-346 (2007).</li></ol>

この記事では、サンプル調製の詳細なプロトコルと否定的染色の電子顕微鏡を使用してエキソソーム複合体の三次元再構成を提示する。この方法を使用して、我々は構造の任意の予備知識がなくてもランダム円錐形の傾斜法を用いて三次元再構成を得る。ランダムな円錐形の傾斜法では必ずしも均質なサンプルを必要としませんが、以下の投影に一致する精製ステップでは、高分解能を達成?...

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Polyvinyl Formal Resin</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electron Microscopy Science</td>
<td>63450-15-7</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Uranyl Formate</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Electron Microscopy Science</td>
<td>22451</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Superfrost Microscope Slides</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Thermo Scientist </td>
<td>4951F-001</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>400 mesh grid regular</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>SPI Supplies</td>
<td>3040C</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Carbon coater Auto 306</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edwards</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tecnai-12 Electron Microscope</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>FEI</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Glow Discharger</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>BAL-TEC</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sputter Coater SCD 005</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

single particle electron microscopy reconstruction of the exosome complex using the random conical tilt method

単粒子の電子顕微鏡（EM）の復興は、最近大きな高分子複合体の3次元（3D）構造を得るためによく使われる道具となっている。 X線結晶構造解析と比較すると、それはいくつかのユニークな利点があります。最初に、単一粒子EM再建は特に大きな高分子複合体のために、X線結晶構造解析のボトルネックであるタンパク質試料を、結晶化する必要はありません。第二に、タンパク質サンプルを大量に必要としません。結晶化に必要なタンパク質のミリグラムと比較して、単一の粒子EMの再建はネガティブ染色EM法を用いて、ナノモル濃度のタンパク質溶液のいくつかのマイクロリットルを必要とします。しかし、高い対称性を持ついくつかの高分子アセンブリにもかかわらず、単一の粒子は、EMは、特にそれらの対称性のない多くの標本については（1より小さいナノメートルの分解能）、比較的低解像度で制限されています。このテクニックはまた、研究対象の分子の大きさによって制限され、一般的に凍結水和した試料のためのネガティブ染色標本と300 kDaのための、すなわち約100 kDa。 未知構造の新たなサンプルの場合、我々は一般的に否定的染色によって分子を埋め込むために重金属のソリューションを使用してください。試料は、分子の2次元（2D）の顕微鏡写真を取るために透過型電子顕微鏡で検査されます。理想的には、タンパク質分子が均一な3次元構造を持っていますが、顕微鏡写真で、異なる方向を示す。これらの顕微鏡写真は、&quot;単粒子&quot;としてデジタル化し、コンピュータで処理されます。二次元アライメントと分類の技術を使用して、同じビュー内の均一な分子は、クラスにクラスタ化されています。彼らの平均は、分子の2D形状の信号を強化する。我々は適切な相対的な方向（オイラー角）を持つ粒子を割り当てた後、我々は、3D仮想ボリュームに2次元粒子画像を再構成することができるようになります。 単粒子三次元再構築では、本質的なステップは、正しく各単粒子の正しい方向を割り当てることです。角度再構成1とランダムな円錐形のチルト（RCT）方法2を含め、各粒子のビューを割り当てるには、いくつかの方法があります。このプロトコルでは、我々は否定的染色EMとRCTを用いた酵母エキソソーム複合体の三次元再構成を得ることに私たちの実践を説明します。それは電子顕微鏡と画像処理の我々のプロトコルは、RCTの基本原理を次のように、メソッドを実行する唯一の方法でないことに注意してください。まず、連続的な薄いカーボン膜の層で覆われた穴あきカーボングリッドを使用して、タンパク質の大きさに匹敵する厚さを持つウラニルギの層にタンパク質試料を埋め込む方法について説明します。その後、試料を収集するための透過型電子顕微鏡に挿入されますuntilted（0度）と処理すると酵母のエクソソームの初期3Dモデルを得るために後で使用される顕微鏡の傾斜（55度）のペア。この目的のために、我々は、RCTを実行して、洗練された方法3と一致した投影を使用して初期3Dモデルをリファイン。

Watch this Scientific Journal Video about Single Particle Electron Microscopy Reconstruction of the Exosome Complex Using the Random Conical Tilt Method at JoVE.com

Single Particle Electron Microscopy Reconstruction of the Exosome Complex Using the Random Conical Tilt Method

この記事では、ネガティブ染色電子顕微鏡（EM）を用いて生体高分子の三次元（3D）再構成を得るために標準的な方法を説明します。このプロトコルでは、我々はランダムな円錐形の傾斜の再構成法（RCT）を使用して中解像度でサッカロマイセスセレビシエエキソソーム複合体の立体構造を取得する方法について説明します。

ランダムコニカルチルト方式を使用したエキソソーム複合体の単粒子の電子顕微鏡再構成

Single particle electron microscopy (EM) reconstruction has recently become a popular tool to get the three-dimensional (3D) structure of large ...

Research

JoVE Journal

Biology

Method for Measurement of Viral Fusion Kinetics at the Single Particle Level

単一粒子レベルでのウイルス融合動態の測定法

Membrane fusion is an essential step during entry of enveloped viruses into cells. Conventional fusion assays typically report on a large number of fusion ...

Quantitative Analysis of Random Migration of Cells Using Time-lapse Video Microscopy

タイムラプスビデオ顕微鏡を用いた細胞のランダムな移行の定量分析

Cell migration is a dynamic process, which is important for embryonic development, tissue repair, immune system function, and tumor invasion 1, 2. During ...

Fundamental Technical Elements of Freeze-fracture/Freeze-etch in Biological Electron Microscopy

生物学電子顕微鏡でのフリーズフラクチャー/フリーズエッチングの基本技術要素

Freeze-fracture/freeze-etch describes a process whereby specimens, typically biological or nanomaterial in nature, are frozen, fractured, and replicated ...

Open-source Single-particle Analysis for Super-resolution Microscopy with VirusMapper

VirusMapperと超解像顕微鏡のためのオープンソースの単一粒子分析

Super-resolution fluorescence microscopy is currently revolutionizing cell biology research. Its capacity to break the resolution limit of around 300 nm ...

Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy

Investigating the Detrimental Effects of Low Pressure Plasma Sterilization on the Survival of Bacillus subtilis Spores Using Live Cell Microscopy

有害な効果の低圧プラズマ滅菌を使用して住んでいる携帯顕微鏡枯草菌胞子の生存に調査

Plasma sterilization is a promising alternative to conventional sterilization methods for industrial, clinical, and spaceflight purposes. Low pressure ...

Isolation and Fluorescence Imaging for Single-particle Reconstruction of Chlamydomonas Centrioles

Isolation and Fluorescence Imaging for Single-particle Reconstruction of Chlamydomonas Centrioles

分離とクラミドモナス由来の単一粒子再構成のための蛍光イメージング

Centrioles are large macromolecular assemblies important for the proper execution of fundamental cell biological processes such as cell division, cell ...

Biological Sample Preparation by High-pressure Freezing, Microwave-assisted Contrast Enhancement, and Minimal Resin Embedding for Volume Imaging

高圧急速凍結、マイクロ波を用いたコントラスト強調、およびボリューム イメージングのために埋め込む最小限の樹脂による生体試料作製

The described sample preparation technique is designed to combine the best quality of ultrastructural preservation with the most suitable contrast for the ...

The CryoAPEX Method for Electron Microscopy Analysis of Membrane Protein Localization Within Ultrastructurally-Preserved Cells

超構造保存細胞における膜蛋白質局在化の電子顕微鏡分析のためのクライオAPEX法

Key cellular events like signal transduction and membrane trafficking rely on proper protein location within cellular compartments. Understanding precise ...

Reconstruction of Single-Cell Innate Fluorescence Signatures by Confocal Microscopy

共焦点顕微鏡による単細胞自然蛍光シグネチャの再構築

Described here is confocal reflection microscopy-assisted single-cell innate fluorescence analysis (CRIF), a minimally invasive method for reconstructing ...

Cryo-Electron Microscopic Grid Preparation for Time-Resolved Studies using a Novel Robotic System, Spotiton

新しいロボットシステム、スポティトンを用いた時間分解研究のためのクライオ電子微視的グリッドの準備

The capture of short-lived molecular states triggered by the early encounter of two or more interacting particles continues to be an experimental ...