Name: super-resolution imaging of the bacterial division machinery
Uploaded: 2013-01-21T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Super-resolution Imaging of the Bacterial Division Machinery at JoVE.com

المنحة: 5RO1GM086447-02.

1. تحضير العينة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطعيم وسائل الإعلام LB مع مستعمرة واحدة من سلالة JB281 [BW25113 / pJB042 (P لاك: FtsZ-mEos2)]. تنمو بين عشية وضحاها في شاكر في 37 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع الثقافة 1:1،000 إلى الحد الأدنى من وسائل الإعلام M9 +...

<ol>
	<li>Buddelmeijer, N., Beckwith, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+of+cell+division+proteins+at+the+E.+coli+cell+center.">Assembly of cell division proteins at the E. coli cell center.</a> Curr. Opin. Microbiol. 5, 553-557 (2002).</li><li>de Boer, P., Crossley, R., Rothfield, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+essential+bacterial+cell-division+protein+FtsZ+is+a+GTPase.">The essential bacterial cell-division protein FtsZ is a GTPase.</a> Nature. 359, 254-256 (1992).</li><li>Lutkenhaus, J. F., Wolf-Watz, H., Donachie, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+genes+in+the+ftsA-envA+region+of+the+Escherichia+coli+genetic+map+and+identification+of+a+new+fts+locus+(ftsZ).">Organization of genes in the ftsA-envA region of the Escherichia coli genetic map and identification of a new fts locus (ftsZ).</a> J. Bacteriol. 142, 615-620 (1980).</li><li>Bi, E. F., Lutkenhaus, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FtsZ+ring+structure+associated+with+division+in+Escherichia+coli.">FtsZ ring structure associated with division in Escherichia coli.</a> Nature. 354, 161-164 (1991).</li><li>Erickson, H. P., Taylor, D. W., Taylor, K. A., Bramhill, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+cell+division+protein+FtsZ+assembles+into+protofilament+sheets+and+minirings,+structural+homologs+of+tubulin+polymers.">Bacterial cell division protein FtsZ assembles into protofilament sheets and minirings, structural homologs of tubulin polymers.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 519-523 (1996).</li><li>Osawa, M., Anderson, D. E., Erickson, H. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstitution+of+contractile+FtsZ+rings+in+liposomes.">Reconstitution of contractile FtsZ rings in liposomes.</a> Science. 320, 792-794 (2008).</li><li>Li, Z., Trimble, M. J., Brun, Y. V., Jensen, G. 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+structure+of+FtsZ+filaments+in+vivo+suggests+a+force-generating+role+in+cell+division.">The structure of FtsZ filaments in vivo suggests a force-generating role in cell division.</a> Embo J. 26, 4694-4708 (2007).</li><li>Betzig, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+intracellular+fluorescent+proteins+at+nanometer+resolution.">Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution.</a> Science. 313, 1642-1645 (2006).</li><li>McKinney, S. A., Murphy, C. S., Hazelwood, K. L., Davidson, M. W., Looger, L. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+bright+and+photostable+photoconvertible+fluorescent+protein.">A bright and photostable photoconvertible fluorescent protein.</a> Nat. Methods. 6, 131-133 (2009).</li><li>Fu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vivo+FtsZ-ring+structure+revealed+by+Photoactivated+Localization+Microisocpy+(PALM).">In-vivo FtsZ-ring structure revealed by Photoactivated Localization Microisocpy (PALM).</a> Plos One. , (2010).</li><li>Huecas, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetics+and+geometry+of+FtsZ+polymers:+nucleated+self-assembly+of+single+protofilaments.">Energetics and geometry of FtsZ polymers: nucleated self-assembly of single protofilaments.</a> Biophys. J. , (2007).</li><li>Ma, X., Ehrhardt, D. W., Margolin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colocalization+of+cell+division+proteins+FtsZ+and+FtsA+to+cytoskeletal+structures+in+living+Escherichia+coli+cells+by+using+green+fluorescent+protein.">Colocalization of cell division proteins FtsZ and FtsA to cytoskeletal structures in living Escherichia coli cells by using green fluorescent protein.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 12998-13003 (1996).</li><li>Dai, K., Lutkenhaus, 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+proper+ratio+of+FtsZ+to+FtsA+is+required+for+cell+division+to+occur+in+Escherichia+coli.">The proper ratio of FtsZ to FtsA is required for cell division to occur in Escherichia coli.</a> J. Bacteriol. 174, 6145-6151 (1992).</li><li>Annibale, P., Vanni, S., Scarselli, M., Rothlisberger, U., Radenovic, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+clustering+artifacts+in+photoactivated+localization+microscopy.">Identification of clustering artifacts in photoactivated localization microscopy.</a> Nat. Meth. 8, 527-528 (2011).</li><li>Huang, B., Wang, W., Bates, M., Zhuang, X. <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+super-resolution+imaging+by+stochastic+optical+reconstruction+microscopy.">Three-dimensional super-resolution imaging by stochastic optical reconstruction microscopy.</a> Science. 319, 810-813 (2008).</li></ol>

PALM الصور تحتوي على معلومات حول التهم جزيء والمواقف داخل الخلية، مما يسمح تحليل مفصل لتوزيع وترتيب جزيئات البروتين الهدف الذي من الصعب تحقيقه من خلال وسائل أخرى. أدناه الخطوط العريضة ونحن الاحتياطات التي ينبغي اتخاذها لاستخراج معلومات كمية دقيقة مع المحافظة على أهم?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم الكاشف / المواد </td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> تعليقات </td></tr><tr><td> 50 × MEM الأحماض الأمينية </td><td> سيجما </td><td> M5550 </td><td></td></tr><tr><td> 100 × MEM الفيتامينات </td><td> سيجما </td><td> M6895 </td><td></td></tr><tr><td> IPTG </td><td> Mediatech </td><td> 46-102-RF </td><td></td></tr><tr><td> 16٪ لامتصاص العرق </td><td> الإلكترون العلوم Micrsocopy </td><td> 15710-S </td><td></td></tr><tr><td> SeaPlaque GTG الاغاروز </td><td> Lonzo </td><td> 50111 </td><td></td></tr><tr><td> 50 نانومتر الذهب الخرز </td><td> المجهرية-Nanospheres </td><td> 790113-010 &lt;/ TD&gt; <td></td></tr><tr><td> FCS2 التصوير غرفة </td><td> Bioptechs </td><td></td><td></td></tr><tr><td> المرحلة محول </td><td> ASI </td><td> I-3017 </td><td></td></tr><tr><td> مقلوب المجهر </td><td> OLYMPUS </td><td> IX71 </td><td></td></tr><tr><td> 1،45 NA، 60X الهدف </td><td> OLYMPUS </td><td></td><td></td></tr><tr><td> IXON EMCCD الكاميرا </td><td> ANDOR التكنولوجيا </td><td> DU897E </td><td></td></tr><tr><td> 488 نانومتر ليزر الياقوت </td><td> متماسك </td><td></td><td></td></tr><tr><td> -561 نانومتر ليزر الياقوت </td><td> متماسك </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 405 نانومتر ليزر CUBE </td><td> متماسك </td><td></td><td></td>
 </tr>
 </tbody>
 </table>

super-resolution imaging of the bacterial division machinery

انقسام الخلايا البكتيرية تتطلب الجمعية المنسق لأكثر من عشر البروتينات الأساسية في midcell 1،2. المركزية في هذه العملية هو تشكيل suprastructure الدائري مثل (Z الدائري) من البروتين FtsZ في خطة تقسيم 3،4. و-Z حلقة تتكون من عدة protofilaments FtsZ واحد الذين تقطعت بهم السبل، وفهم ترتيب protofilaments داخل الدائري Z سوف تقدم نظرة ثاقبة آلية Z الدائري التجمع وظيفتها كما مولد قوة 5،6. ظلت هذه المعلومات بعيد المنال بسبب القيود الحالية في مضان المجهري التقليدية والمجهر الإلكتروني. المجهر مضان التقليدية غير قادرة على توفير صورة عالية الدقة للZ الدائري بسبب الحد حيود الضوء (~ 200 نانومتر). كشف الإلكترون cryotomographic التصوير المنتشرة في protofilaments FtsZ C. الصغيرة الخلايا crescentus 7، ولكن من الصعب تطبيقها على خلايا أكبر مثلكولاي أو B. الرقيقة. نحن هنا وصف تطبيق طريقة فائقة القرار المجهري مضان، Photoactivated المجهر الأقلمة (PALM)، لوصف كميا التنظيم الهيكلي للE. القولونية Z الدائري 8. PALM التصوير يقدم كل وارتفاع القرار المكانية (~ 35 نانومتر) ووضع العلامات المحددة لتمكين تحديد لا لبس فيها من البروتينات المستهدفة. وصفت ونحن FtsZ مع mEos2 بروتين فلوري photoactivatable، التي تتحول من الأخضر مضان (الإثارة = 488 نانومتر) لمضان أحمر (561 نانومتر الإثارة =) عند تفعيل في 405 نانومتر 9. خلال التجربة PALM، يتم تنشيط عشوائيا واحد FtsZ-mEos2 الجزيئات ويتم تحديد المواقف المقابلة النقطة الوسطى للجزيئات واحدة مع الدقة &lt;20 نانومتر. وأعيد بناؤها ثم صورة القرار فائقة للZ الدائري قبل التركيب المواقف النقطة الوسطى من جميع الجزيئات الكشف-mEos2 FtsZ. &lt;ف الطبقة = &quot;jove_content&quot;&gt; استخدام هذا الأسلوب، وجدنا أن لديه Z الدائري عرض ثابت من 100 نانومتر ~ ويتكون من حزمة فضفاضة من protofilaments FtsZ التي تتداخل مع بعضها البعض في ثلاثة أبعاد. هذه البيانات توفر نقطة انطلاق لمزيد من التحقيقات من التغييرات دورة الخلية تعتمد على ال 10 Z الدائري ويمكن تطبيقها على البروتينات الأخرى ذات الاهتمام.

هو موضح في الشكل 3Aiv هو ثنائي الأبعاد، مما يجعل القرار فائقة للZ الدائري ولدت من أسلوب التصوير PALM المذكورة أعلاه. أدناه، ونحن تلخيص المعلومات النوعية والكمية التي يمكن الحصول عليها منها. نوعيا، لاحظنا أن Z-الدائري هو بنية ...

Watch this Scientific Journal Video about Super-resolution Imaging of the Bacterial Division Machinery at JoVE.com

Super-resolution Imaging of the Bacterial Division Machinery

وصفنا قرار فائقة التصوير طريقة للتحقيق في التنظيم الهيكلي للالدائري FtsZ البكتيرية، جهاز ضروري لانقسام الخلية. ويستند هذا الأسلوب على التحليل الكمي للصور توطين photoactivated (PALM) والمجهر يمكن تطبيقها على هيكل الخلية البكتيرية البروتينات الأخرى.

فائقة التصوير القرار من ماكينات شعبة الجرثومي

Bacterial cell division requires the coordinated  assembly of more than ten essential proteins at midcell1,2. Central  to this process is the formation of ...

Research

JoVE Journal

Biology

Test Samples for Optimizing STORM Super-Resolution Microscopy

عينات الاختبار لتحسين STORM فائقة الدقة المجهر

STORM is a recently developed super-resolution microscopy technique with up to 10 times better resolution than standard fluorescence microscopy ...

Sample Preparation for Single Virion Atomic Force Microscopy and Super-resolution Fluorescence Imaging

إعداد عينة للفحص المجهري للقوة الذرية Virion واحد والتصوير الفلوري فائقة الدقة

Immobilization of virions to glass surfaces is a critical step in single virion imaging. Here we present a technique&#160;adopted from single molecule ...

Super-resolution Imaging of the Cytokinetic Z Ring in Live Bacteria Using Fast 3D-Structured Illumination Microscopy (f3D-SIM)

Super-resolution Imaging of the Cytokinetic Z Ring in Live Bacteria Using Fast 3D-Structured Illumination Microscopy f3D-SIM

فائقة الدقة التصوير من Cytokinetic Z الدائري في البكتيريا تعيش طريق سريع منظم 3D الإضاءة المجهري (F3D-SIM)

Imaging of biological samples using fluorescence microscopy has advanced substantially with new technologies to overcome the resolution barrier of the ...

Preparation, Imaging, and Quantification of Bacterial Surface Motility Assays

التحضير والتصوير، والكمي لالسطحية الجرثومي على الحركة فحوصات

Bacterial surface motility, such as swarming, is commonly examined in the laboratory using plate assays that necessitate specific concentrations of agar ...

Three-dimensional Super Resolution Microscopy of F-actin Filaments by Interferometric PhotoActivated Localization Microscopy (iPALM)

Three-dimensional Super Resolution Microscopy of F-actin Filaments by Interferometric PhotoActivated Localization Microscopy iPALM

ثلاثي الأبعاد فائقة الدقة المجهر من الشعيرات F-أكتين من التداخل PhotoActivated التعريب المجهري (iPALM)

Fluorescence microscopy enables direct visualization of specific biomolecules within cells. However, for conventional fluorescence microscopy, the spatial ...

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

المصدر المفتوح تحليل واحد الجسيمات لسوبر قرار المجهري مع VirusMapper

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

Ground State Depletion Super-resolution Imaging in Mammalian Cells

الدولة الأرض استنفاد القرار فائقة التصوير في خلايا الثدييات

Advances in fluorescent microscopy and cell biology are intimately correlated, with the enhanced ability to visualize cellular events often leading to ...

Application of High-speed Super-resolution SPEED Microscopy in Live Primary Cilium

تطبيق القرار فائقة السرعة سرعة الفحص المجهري في هدب الأولية الحية

The primary cilium is a microtubule-based protrusion on the surface of many eukaryotic cells and contains a unique complement of proteins that function ...

High-Accuracy Correction of 3D Chromatic Shifts in the Age of Super-Resolution Biological Imaging Using Chromagnon

High-Accuracy Correction of 3D Chromatic Shifts in the Age of Super-Resolution Biological Imaging Using Chromagnon

تصحيح عالي الدقة لتحولات لونية ثلاثية الأبعاد في عصر التصوير البيولوجي فائق الدقة باستخدام Chromagnon

Quantitative multicolor fluorescence microscopy relies on the careful spatial matching of color channels acquired at different wavelengths. Due to ...

Time-lapse Imaging of Bacterial Swarms and the Collective Stress Response

تصوير السرب البكتيري والاستجابة الجماعية للإجهاد

Swarming is a form of surface motility observed in many bacterial species including Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli. Here, dense populations ...