Name: preparation of segmented microtubules to study motions driven by the disassembling microtubule ends
Uploaded: 2014-03-15T19:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Segmented Microtubules to Study Motions Driven by the Disassembling Microtubule Ends at JoVE.com

Yazarlar bir protokol geliştirme ve reaktiflerin sağlanması için rakamları, N. Gudimchuk ve P. Zakharov görüntüleri sağlamak için, N. Dashkevich, N. Gudimchuk ve A. Korbalev yeniden akışı odaları tasarımı ve üretimi için yardımcı olmak için FI Ataullakhanov teşekkür etmek istiyorum Metin düzenleme ve ipuçları ve tartışmalar için Grishchuk laboratuarında diğer üyeleri ile yardım için digoksigenin etiketli mikrotübül tohum, A. Potapenko hazırlamak. Bu çalışma ile desteklenmiştir NIH hibe R01 GM-098389 ve Kimmel Scholar olduğunu ELG Pennsylvania kas Enstitüsü, bir pilot hibe, RFBR 12-04-00111-a, 13-04-40190 H hibe ve 13 ile -04-40188-H, Bilimleri Başkanlık Hibeler Russian Academy FI Ataullakhanov için (Moleküler Sistem Entegrasyonu ve Molekül ve Moleküler Hücre Biyolojisi programları Mekanizmaları), NIH JR McIntosh GM R01 GM033787 hibe ve Dmitry Zimin Hanedanı Vakfı doktora sonrası bursu için VAV

Gerekli ekipman: Aşağıda tarif edilen deneyler, DIC ve floresan görüntüleme (Tablo 1) donatılmış bir ışık mikroskobu gerektirir. Parlak alan LED aydınlatma ölçüde düzenli bir Halojen lamba ile gözlemlemek zor lamel bağlı mikrotübül tohumların 37, tespiti geliştirmek için kullanılabilir. Mikroskopi odalarında sıvı akışını kontrol etmek için, çözeltiler, 10-100 ml / dak akış hızı kapasitesine sahip bir peristaltik pompa ile değiştirilme...

Birçok tek molekül tahliller günümüzde rutin büyük ölçüde non-spesifik protein yapışmasını azaltmak için özel olarak işlenmiş lamelleri kullanın. Biz burada açıklamak prosedür Howard laboratuarda 32 geliştirilen orijinal protokol bir değişiklik olduğunu ve lamelleri Silanizing bile floresan kullanmayın DIC-tabanlı boncuk deneyleri ile çabaya değer olduğunu bulmak. Bu tür lamelleri ile monte Chambers daha temiz yüzeyler göstermektedir, ve çözünür mikrotübül bağlama prot...

Mikrotübüller hücre mimarisi yüksek hücre motilite, hücre bölünmesi ve hücre içi ulaşım 1 için önemli olan hücre iskeleti yapısını muhafaza edilir. Bu dinamik polimerler GTP varlığında tübülin ikinci montaj ve kendiliğinden büyüme ve 2 kısalma arasında geçiş yapma. Mikrotübüller (çapı sadece 25 nm) kontrast ışık mikroskobu ile mikrotübülleri gözlemlemek için kullanılmalıdır geliştirmek için bu nedenle özel optik teknikler çok ince. Bu polimerler ile önceki iş diferansiyel girişim kontrast (DIC) 3 kullanılarak dinamik davranışlarını inceledi. In vitro çalışmalar, bu ve benzeri tipik bir deney koşulları altında, mikrotübüller, sadece nadiren depolimerizasyon için felaket ve geçiş tabi olduğunu ortaya kez her 5-15 dakika (bu frekans 28-32 ° C &#39;de incelenmiştir 7-15 mM çözünür tubulin konsantrasyonu için ) 4. Farklı teknikler böylece induc ileri sürülmüştürkontrollü bir şekilde e mikrotübül depolimerizasyonu. Mikrotübül kısalma burada açıklandığı gibi, uzak çözünür tubuline 5,6 yıkayan bir lazer ışını 7 mikrotübülleri kesme veya segmentli mikrotübülleri 8 ile tetiklenebilir. Parçalara mikrotübülleri, hem de davranışsal geçiş polimerleri kullanan önceki çalışma, bu kromozom, veziküller ve protein-kaplanmış boncuklar gibi küçük hücre içi yüklerin, katı yağ mikrotübül 9-13 uçlarında hareket edebilir bulmuştur. Bu olgu mitotik hücrelerde kromozom hareketleri için bir doğrudan etkisi olduğu düşünülen ve altta yatan mekanizmalar etkin soruşturma 14-16 halen olmasıdır. Son zamanlarda, toplam iç yansıma floresan (TIRF) mikroskopi dahil floresan-tabanlı teknikler, dinamik mikrotübül ile hareketliliği incelemek için istihdam edilmiştir 17-24 sona erer. Bu yaklaşımın avantajı sağlar: ki etkileşim incelenmesiFarklı florofor ile etiketlenmiş proteinleri kullanarak gerçek zamanlı olarak mikrotübül ve mikrotübül bağlanma proteinleri arasındaki s. Çeşitli protein kompleksleri mikrotübül uçları uzatma ve / veya katı yağ ile processively hareket bulunmuştur. Bunlar mikrotübüle bağlı proteinler Dam1 10,12,18, 19 Ska1 ve XMAP215 20, hem de kinesin motorlar Kif18A 21,22, 23 ve MCAK CENP-E 24 içerir. Bu proteinler EB1 25 gibi klasik uç-izleme proteinlerin bu temelde farklı süreçsel uç-izleme, sergilerler. EB1 ve ilişkili moleküller ortakları kararlı bir şekilde dinamik mikrotübül ayrı moleküller hızla çözünen havuz 26 ile karşılıklı, sadece yaklaşık 0.8 saniye için mikrotübül ucuna bağlı kalır, uçları ile bağlantılı kalmasını görünse de. Mikrotübül birçok mikron için biter aksine, süreçsel ucu izci, Dam1 gibi, seyahat ve mikrotübül ipuçları ile ilişkisi m sürebilirHerhangi bir saniye. Uç birleştirilmesi zaman yanı sıra izleme edilen oranı, tip-27, izleme kompleks oluşturan moleküllerin sayısına kuvvetle bağlıdır. Büyük protein toplulukları genellikle çok daha iyi uç-izci vardır. Örneğin, izole edilmiş maya kinetekor gibi kompleks düzenekleri mikrotübül bağlanmış kalabilir 28 saat için sona erer. Bazı mikrotübül bağlayıcı proteinler, örneğin Ndc80 kinetochore protein kompleksi, tek bir molekül düzeyinde biter mikrotübül ile izlemek mümkün bulundu, henüz Ndc80 boncuk kargo 19,29-31 hareketini bağlanması çok etkili olmuştur. Bu nedenle, farklı protein kompleksleri, hem de kendi biyolojik rolleri ile uç-izleme mekanizmasını anlamak için, bu tip-izleme kompleks moleküllerin sayısının bir fonksiyonu olarak, uç-izleme incelemek için, hem de belirlemek için önemlidir boncuk yük yüzeyinde toplu hareketliliğini sergilediği bu komplekslerin yeteneği. (Şekil 1A) ile deneyler hazırlamak ve yürütmek için ayrıntılı protokoller aşağıda sunmaktayız. İlk olarak, ticari olarak temin edilebilen cam slaytlar kısa bir polietilen boru (Protokol 1) bağlamak için modifiye edilir. Yeniden mikroskopi akış odası o zaman böyle bir slayt monte ve kimyasal veya plazma temizlenmiş ve Silanlanmış lamel (protokol 2) 32-34 edilir. Elde edilen hücre hacmine giriş hortumunun hacmi de dahil olmak üzere 20-25 ul (veya 15 ul kadar küçük, Protokol 1 Not: 3) &#39;dir. Ticari olarak temin edilebilen akış gözlerinden de kullanılabilir, ancak bunların hacmi proteinlerin gereksiz atık yol açan, genellikle daha büyüktür. Daha büyük bir bölme kullanılması durumunda, aşağıdaki protokol tüm çözümlerin hacim ölçekli orantılı olmalıdır. Mikrotübül tohumlar daha sonra yavaş yavaş hidroliz edilebilir GTP analoğu GMPCPP (Guanozin-5&#39;-[(α, β)-methyleno] trifosfat) (3 protokol kullanılarak, örneğin hazırlanır, Hyman &lt;ayrıca bkzem&gt; et al. 35). Tohumlar temizlenmiş bir lamel üzerine immobilize edilir ve yüzey, daha sonra, diğer proteinlerin spesifik olmayan emilmesini önlemek için bloke edilir 32 (protokol 4 digoksigenin ile tohum immobilizasyon açıklanmaktadır). Parçalara mikrotübül Protokol&#39;ü ve sonra 5 kullanılarak hazırlanabilir. Bu yaklaşımın temel mantık GTP varlığında meydana dinamik mikrotübül polimerler GMPCPP içeren kararlı tubulin kesimleri, kısa &quot;kapaklar&quot; eklenerek geçici olarak stabilize edilebilir olmasıdır. Bu kapaklar da Rodamin etiketli tubulin içerir, bu nedenle bir 530-550 nm lazer veya cıva ark lambası (Protokol 6) 36 ile görüş alanını aydınlatarak basitçe kaldırılabilir. Ucu-izleme sinyalinin floresan yoğunluğu daha sonra dikkate mikroskop alan aydınlatma (Protokol 7) ve eşitsizliği alarak sökmeden mikrotübül uçları ile seyahat moleküllerin sayısını tahmin etmek için kullanılabilir. Benzer bir yaklaşım kullanılabilir27 (Protokol 8) &#39;de tarif edildiği gibi hazırlanmıştır mikrotübüllerin depolimerizasyon ve protein-kaplanmış boncuklar arasındaki etkileşimi incelemek için. Bazı proteinler kolayca bölümlere mikrotübül duvarlara bağlanırlar, ancak lazer cımbız da böylece onun bağlanmasını destekleyerek, mikrotübül duvarına yakın boncuk tutmak için kullanılabilir.

<table>
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
<td></td>
<td></td>
<td>Table 1: Microscopy and other equipment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Zeiss 
			Nikon</td>
			<td>Axio Imager 2 
			Eclipse Ti</td>
			<td>other microscope models capable of DIC and epi-fluorescence-imaging can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective</td>
			<td>Zeiss 
			Nikon</td>
			<td>420490-9900-000 
			CFI Apo 100x Oil 1.49</td>
			<td>100X, DIC, 1.3-1.49 NA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective heater</td>
			<td>Bioptechs</td>
			<td>150803, 150819-19</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent filter cube</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>49004 or 49008 
			41017 or 49020</td>
			<td>optimized for Rhodamine fluorescence&#160; 
			optimized for GFP fluorescence</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acquisition software</td>
			<td>freeware MicroManager 
			Molecular Devices</td>
			<td>not applicable 
			MetaMorph 7.5</td>
			<td>http://valelab.ucsf.edu/~MM/MMwiki/ 
			other software can be used to acquire images and for a particle tracking</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMCCD camera</td>
			<td>Andor</td>
			<td>iXon3, DU-897E-cs0-#BV</td>
			<td>Highly sensitive EMCCD camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trapping laser</td>
			<td>IPG Photonics</td>
			<td>YLR-10-1064-LP</td>
			<td>1064 nm laser, 10 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence excitation lasers</td>
			<td>Coherent, Inc. 
			Coherent, Inc.</td>
			<td>Sapphire 488 LP 
			Sapphire 552 LP</td>
			<td>excitation of green fluorophores 
			excitation of red fluorophores</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma Cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Commercial flow chambers</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>RC-20 or RC-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perfusion pump</td>
			<td>Cole Palmer 
			Harvard Apparatus</td>
			<td>Masterflex 77120-52 
			Pico Plus</td>
			<td>Both pumps provide the required rate of liquid flow but a peristaltic pump may pulse at very slow speed. The flow with a syringe pump is more consistent for a wide range of rates but this pump has inertia.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
<table>
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
<td></td>
<td></td>
<td>Table 2: Microscopy chamber preparation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modified microscope slides for reusable chambers</td>
			<td>Precision Glassblowing of Colorado</td>
			<td>Custom order www.precisionglassblowing.com</td>
			<td>Sonic slots in slides using schematics in Figure 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene tubing</td>
			<td>Intramedic</td>
			<td>427410</td>
			<td>I.D. 0.58 mm, O.D. 0.965 mm; use these tubes to connect assembled chamber to the pump and waste container</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene tubing</td>
			<td>Intramedic</td>
			<td>427400</td>
			<td>I.D. 0.28 mm, O.D. 0.61 mm; use these tubes to make the reusable chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regular microscope slides</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48312-003</td>
			<td>Other similar slides can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>VWR</td>
			<td>48393-150, 48366-067</td>
			<td>Other similar coverslips can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon sealant</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>KIT, SILICON SEALANT 5 MIN CURE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy glue</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>83082</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate adhesive</td>
			<td>Scotch 3M</td>
			<td>AD114</td>
			<td>Or cyanoacrylate adhesive from other manufacturers</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
<table>
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
<td></td>
<td></td>
<td>Table 3: Coverslips cleaning and coating.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Molecular Sieves, Grade 564</td>
			<td>Macron</td>
			<td>4490-04</td>
			<td width="200px"></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverglass Staining Jar</td>
			<td>Ted Pella, Inc.</td>
			<td>21036</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslip Ceramic Holder</td>
			<td>Thomas Scientific</td>
			<td>8542e40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PlusOne Repel Silane</td>
			<td>GE Healthcare Biosciences</td>
			<td>17-1332-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2443</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-digoxigenin AB</td>
			<td>Roche applied science</td>
			<td>11093274910</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
<table>
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
<td></td>
<td></td>
<td>Table 4: Preparation of seeds and segmented microtubules.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubulin</td>
			<td>purified from cow brains 
			Cytoskeleton, Inc</td>
			<td>&#160; 
			T238P</td>
			<td>For purification protocols see 49&#8211;51 
			Unlabeled porcine tubulin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Labeled tubulin</td>
			<td>Cytoskeleton, Inc 
			Invitrogen 
			Invitrogen</td>
			<td>TL590M 
			C1171 (Rhodamine) 
			A-2952 (Digoxigenin)</td>
			<td>Rhodamine-labeled porcine tubulin 
			Tubulin can be labeled with any amine-reactive dye as in reference52.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GMPCPP</td>
			<td>Jena Biosciences</td>
			<td>NU-405</td>
			<td>Aliquot and store at -70 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VALAP</td>
			<td>vaseline, lanolin, and paraffin at 1:1:2 by mass</td>
			<td></td>
			<td>see ref. 9</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of segmented microtubules to study motions driven by the disassembling microtubule ends

Mikrotübül depolimerizasyonu, in vitro olarak, farklı protein kompleksleri ve protein-kaplanmış boncuklar taşımak için kuvvet sağlayabilir. Altında yatan mekanizmalar, hücre bölünmesi sırasında mikrotübül bağımlı kromozom hareketleri hayati bir rol oynadığı düşünülmektedir, ancak ilgili proteinler ve onların rolleri kötü tanımlanır. Böylece, saflaştırılmış bileşenler ve tanımlanmış biyokimyasal ortamı kullanılarak in vitro bu hareketliliği incelemek için hangi ile analizi geliştirilmesi için, artan bir ihtiyaç vardır. Mikrotubuller Ancak, doğal olarak istikrarsız polimerler, büyüme ve kısalması arasında kendi anahtarlama stokastik ve kontrol etmek zordur. Biz burada açıklamak protokolleri photoablatable kapaklarını stabilize ile yapılır kesimli mikrotübüllerde yararlanmak. Bu tür kesimli Mikrotübüllerin depolimerizasyonu böylece sökmeden mikrotübül ucunda hareketlilik çalışmaları yardımcı olmak, yüksek zamansal ve mekansal çözünürlük ile tetiklenebilir. Bu teknik, ca için kullanılabilirDinamik mikrotübül uçları processively hareket floresan etiketli protein kompleksleri, moleküllerin sayısının kantitatif analiz iken yapılmalıdır. Bu, bir sinyal-gürültü oranı ve diğer sayısal floresan tahlilleri optimize etmek için, lamelleri çözünür floresan etiketli proteinlerin spesifik olmayan emilmesini azaltmak için tedavi edilmelidir. Ayrıntılı yöntemler, dikkate floresan aydınlatma eşitsizliği almak ve eşit Gauss uyum kullanarak tek bir fluorofor yoğunluğunu belirlemek için sağlanır. Son olarak, ilerleyici yük hareketi etti mikrotübül depolimerizasyonu için farklı motor ve fonksiyonları ilgilendirmeyen proteinlerin yeteneği bakış açıları sağlayan, protein kaplı mikroboncuk mikrotübüle bağlı hareketleri çalışma segmente mikrotübül kullanılmasını tarif eder.

Mikrotubulu depolymerizing izlemeyi Protein biter. Maya kinetochore bileşen Dam1 kadar depolymerizing mikrotübülün en uç-tracker 14 biter. GFP ile etiketlenmiş bu 10 alt birim kompleksi kolaylıkla ifade edilen ve bakteri hücrelerinin 18,38 saflaştırılmıştır, bu nedenle uç izleme deneyi için pozitif bir kontrol olarak kullanılmasını tavsiye edilebilir. Bir mikrotübülün depolymerizing ucuyla izleyen bir floresan proteini sürekli lamel bağlı tohum (Vid...

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Segmented Microtubules to Study Motions Driven by the Disassembling Microtubule Ends at JoVE.com

Preparation of Segmented Microtubules to Study Motions Driven by the Disassembling Microtubule Ends

Mikrotübüller doğal kararsız polimerler, büyüme ve kısalması arasında kendi anahtarlama stokastik ve kontrol etmek zordur. Burada photoablatable stabilize kapaklar ile segmentli mikrotübülleri kullanarak protokolleri açıklar. Parçalara Mikrotübüllerin depolimerizasyonu böylece sökmeden mikrotübül uçları ile hareketleri analizi yardımcı, yüksek zamansal ve mekansal çözünürlük ile tetiklenebilir.

Sökme Mikrotubul saplı tarafından Driven Hareketleri Eğitim için Segment Mikrotübüller hazırlanması

Microtubule depolymerization can provide force to transport different protein complexes and protein-coated beads in vitro. The underlying mechanisms are ...

Research

JoVE Journal

Biology

Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

Kertenkeleler Hareket Hız ve Yön Visual Hassasiyet Test

Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Computer-Generated Animal Model Stimuli

Bilgisayar oluşturuldu Hayvan Modeli Uyaranlar

Communication between animals is diverse and complex. Animals may communicate using auditory, seismic, chemosensory, electrical, or visual signals. In ...

Isolation and Purification of Drosophila Peripheral Neurons by Magnetic Bead Sorting

Isolation and Purification of Drosophila Peripheral Neurons by Magnetic Bead Sorting

İzolasyon ve Arıtma Drosophila</emManyetik Boncuk Sıralama> Periferik Nöronlar

The Drosophila peripheral nervous system (PNS) is a powerful model for investigating the complex processes of neuronal development and dendrite ...

Production of Xenopus tropicalis Egg Extracts to Identify Microtubule-associated RNAs

Production of Xenopus tropicalis Egg Extracts to Identify Microtubule-associated RNAs

Üretimi<em&gt; Xenopus tropicalis</em&gt; Yumurta Mikrotubul ilişkili RNA&#39;lar tanımak ayıklar

Many  organisms localize mRNAs to specific subcellular destinations to spatially and  temporally control gene expression. Recent studies have demonstrated ...

Preparation of the Mgm101 Recombination Protein by MBP-based Tagging Strategy

MBP tabanlı Etiketleme Stratejisi Mgm101 Rekombinasyon Protein hazırlanması

The MGM101 gene was identified 20 years ago for its role in the maintenance of mitochondrial DNA. Studies from several groups have suggested that the ...

Using Caco-2 Cells to Study Lipid Transport by the Intestine

Bağırsak tarafından Lipit Transport Eğitim için Caco-2 hücreleri kullanarak

Studies of dietary fat absorption are generally conducted by using an animal model equipped with a lymph cannula. Although this animal model is widely ...

High-resolution Time-lapse Imaging and Automated Analysis of Microtubule Dynamics in Living Human Umbilical Vein Endothelial Cells

Yüksek çözünürlüklü Time-lapse Görüntüleme ve Yaşayan İnsan Umbilikal Ven Endotelyal Hücrelerinde Mikrotubul Dinamiği Otomatik Analizi

The physiological process by which new vasculature forms from existing vasculature requires specific signaling events that trigger morphological changes ...

Measurement of Microtubule Dynamics by Spinning Disk Microscopy in Monopolar Mitotic Spindles

Monopolar Mitotik İğlerde Dönen Disk Mikroskobu ile Mikrotübül Dinamiğinin Ölçülmesi

We describe a modification of an established method to determine microtubule dynamics in living cells. The protocol is based on the expression of a ...

Investigating Flagella-Driven Motility in Escherichia coli by Applying Three Established Techniques in a Series

Investigating Flagella-Driven Motility in Escherichia coli by Applying Three Established Techniques in a Series

Bir Seride Üç Yerleşik Teknik Uygulayarak Escherichia coli'de Flagella Odaklı Hareketliliği Araştırmak

Motility is crucial to the survival and success of many bacterial species. Many methodologies exist to exploit motility to understand signaling pathways, ...

A Step-by-Step Guide to Mosquito Electroantennography

Sivrisinek elektroantennografisi için adım adım kılavuz

Female mosquitoes are the deadliest animals on earth, claiming the lives of more than 1 million people every year due to pathogens they transmit when ...