Name: multi-color localization microscopy of single membrane proteins in organelles of live mammalian cells
Uploaded: 2018-06-30T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multi-color Localization Microscopy of Single Membrane Proteins in Organelles of Live Mammalian Cells at JoVE.com

Os autores gostaria de agradecer o grupo de Biofísica e Jacob Piehler na Universidade de Osnabrück, para suporte contínuo, Wladislaw Kohl para assistência técnica e preparação de material e diretoria CellNanOs para fornecimento de microscópios para uso. O projeto foi financiado pelo SFB 944.

O seguinte protocolo segue as diretrizes do Comitê de ética de pesquisa instituição local.
1. métodos
<ol><li>
Cultura celular
	<ol>
<li>Cultive células, por exemplo as células HeLa (carcinoma do colo do útero humano), em um frasco de cultura de célula T25 contendo 5 mL do meio de crescimento em 37 ° C e 5% de CO2. Nota: Para a imagem latente, dividir as células em lamelas preparadas (consulte as etapas 1.3 e 1.4) e manter-se em média por imagens.</...

<ol>
	<li>Appelhans, T., Richter, C., Wilkens, V., Hess, S., Piehler, J., Busch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+organization+of+mitochondrial+microcompartments+revealed+by+combining+tracking+and+localization+microscopy.">Nanoscale organization of mitochondrial microcompartments revealed by combining tracking and localization microscopy.</a> Nano Letters. 12 (2), 610-616 (2012).</li><li>Appelhans, T., Busch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+Molecule+Tracking+and+Localization+of+Mitochondrial+Protein+Complexes+in+Live+Cells.">Single Molecule Tracking and Localization of Mitochondrial Protein Complexes in Live Cells.</a> Methods Mol Biol. 1567, 273-291 (2017).</li><li>Rust, M. J., 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=Sub-diffraction-limit+imaging+by+stochastic+optical+reconstruction+microscopy+(STORM).">Sub-diffraction-limit imaging by stochastic optical reconstruction microscopy (STORM).</a> Nat Methods. 3 (10), 793-795 (2006).</li><li>Gould, T. J., Verkhusha, V. V., Hess, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+biological+structures+with+fluorescence+photoactivation+localization+microscopy.">Imaging biological structures with fluorescence photoactivation localization microscopy.</a> Nat Protoc. 4 (3), 291-308 (2009).</li><li>Pennacchietti, F., Gould, T. J., Hess, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Role+of+Probe+Photophysics+in+Localization-Based+Superresolution+Microscopy.">The Role of Probe Photophysics in Localization-Based Superresolution Microscopy.</a> Biophys J. 113 (9), 2037-2054 (2017).</li><li>Wegel, E., G&#246;hler, A., Lagerholm, B. C., Wainman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+cellular+structures+in+super-resolution+with+SIM,+STED+and+Localisation+Microscopy:+A+practical+comparison.">Imaging cellular structures in super-resolution with SIM, STED and Localisation Microscopy: A practical comparison.</a> Scientific reports. , (2016).</li><li>Pellett, P., 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=Two-color+STED+microscopy+in+living+cells.">Two-color STED microscopy in living cells.</a> Biomedical Optics Express. 2 (8), (2011).</li><li>Ishigaki, M., 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=STED+super-resolution+imaging+of+mitochondria+labeled+with+TMRM+in+living+cells.">STED super-resolution imaging of mitochondria labeled with TMRM in living cells.</a> Mitochondrion. 28, 79 (2016).</li><li>Liss, V., Barlag, B., Nietschke, M., Hensel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-labelling+enzymes+as+universal+tags+for+fluorescence+microscopy,+super-resolution+microscopy+and+electron+microscopy.">Self-labelling enzymes as universal tags for fluorescence microscopy, super-resolution microscopy and electron microscopy.</a> Scientific Reports. 5, 17740 (2015).</li><li>Serg&#233;, A., Bertaux, N., Rigneault, H., Marguet, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+multiple-target+tracing+to+probe+spatiotemporal+cartography+of+cell+membranes.">Dynamic multiple-target tracing to probe spatiotemporal cartography of cell membranes.</a> Nat Methods. 5 (8), (2008).</li><li>Appelhans, T., Busch, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+imaging+of+mitochondrial+membrane+proteins+in+specific+sub-organelle+membrane+locations.">Dynamic imaging of mitochondrial membrane proteins in specific sub-organelle membrane locations.</a> Biophysical reviews. 9 (4), 345-352 (2017).</li><li>Wilmes, 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=Triple-color+super-resolution+imaging+of+live+cells:+resolving+submicroscopic+receptor+organization+in+the+plasma+membrane.">Triple-color super-resolution imaging of live cells: resolving submicroscopic receptor organization in the plasma membrane.</a> Angewandte Chemie. 51 (20), 4868-4871 (2012).</li><li>Niewidok, B., 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=Single-molecule+imaging+reveals+dynamic+biphasic+partition+of+RNA-binding+proteins+in+stress+granules.">Single-molecule imaging reveals dynamic biphasic partition of RNA-binding proteins in stress granules.</a> J Cell Biol. , (2018).</li><li>Wurm, C. A., Jakobs, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+protein+distributions+define+two+sub-compartments+of+the+mitochondrial+inner+membrane+in+yeast.">Differential protein distributions define two sub-compartments of the mitochondrial inner membrane in yeast.</a> FEBS Lett. 580 (24), 5628-5634 (2006).</li><li>Schmidt, R., Wurm, C. A., Punge, A., Egner, A., Jakobs, S., Hell, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+cristae+revealed+with+focused+light.">Mitochondrial cristae revealed with focused light.</a> Nano Lett. 9 (6), 2508-2510 (2009).</li><li>Kukat, C., Wurm, C. A., Spahr, H., Falkenberg, M., Larsson, N. G., Jakobs, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-resolution+microscopy+reveals+that+mammalian+mitochondrial+nucleoids+have+a+uniform+size+and+frequently+contain+a+single+copy+of+mtDNA.">Super-resolution microscopy reveals that mammalian mitochondrial nucleoids have a uniform size and frequently contain a single copy of mtDNA.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (33), 13534-13539 (2011).</li><li>Beinlich, F., Drees, C., Piehler, J., Busch, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shuttling+of+PINK1+between+Mitochondrial+Microcompartments+Resolved+by+Triple-Color+Superresolution+Microscopy.">Shuttling of PINK1 between Mitochondrial Microcompartments Resolved by Triple-Color Superresolution Microscopy.</a> ACS chemical biology. 10 (9), 1970-1976 (2015).</li><li>Shim, 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=Super-resolution+fluorescence+imaging+of+organelles+in+live+cells+with+photoswitchable+membrane+probes.">Super-resolution fluorescence imaging of organelles in live cells with photoswitchable membrane probes.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (35), 13978-13983 (2012).</li><li>Sbalzarini, I., Mezzacasa, A., Helenius, A., Koumoutsakos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Organelle+Shape+on+Fluorescence+Recovery+after+Photobleaching.">Effects of Organelle Shape on Fluorescence Recovery after Photobleaching.</a> Biophysical Journal. 89 (3), 1482-1492 (2005).</li><li>Reits, E., Neefjes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+fixed+to+FRAP:+measuring+protein+mobility+and+activity+in+living+cells.">From fixed to FRAP: measuring protein mobility and activity in living cells.</a> Nature Cell Biology. 3 (6), E145-E147 (2001).</li><li>Goehring, N., Chowdhury, D., Hyman, A., Grill, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FRAP+Analysis+of+Membrane-Associated+Proteins:+Lateral+Diffusion+and+Membrane-Cytoplasmic+Exchange.">FRAP Analysis of Membrane-Associated Proteins: Lateral Diffusion and Membrane-Cytoplasmic Exchange.</a> Biophysical Journal. 99 (8), 2443-2452 (2010).</li><li>Bacia, K., Haustein, E., Schwille, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+correlation+spectroscopy:+principles+and+applications.">Fluorescence correlation spectroscopy: principles and applications.</a> Cold Spring Harbor protocols. 2014 (7), 709-725 (2014).</li><li>Sukhorukov, V., Dikov, D., Busch, K., Strecker, V., Wittig, I., Bereiter-Hahn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+protein+mobility+in+mitochondrial+membranes+of+living+cells.">Determination of protein mobility in mitochondrial membranes of living cells.</a> Biochimica et biophysica acta. 1798 (11), 2022-2032 (2010).</li><li>Kim, T. K., Eberwine, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mammalian+cell+transfection:+the+present+and+the+future.">Mammalian cell transfection: the present and the future.</a> Anal Bioanal Chem. 397 (8), 3173-3178 (2010).</li><li>Graham, F. L., van der Eb, A. J. <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+technique+for+the+assay+of+infectivity+of+human+adenovirus+5+DNA.">A new technique for the assay of infectivity of human adenovirus 5 DNA.</a> Virology. 52 (2), 456-467 (1973).</li><li>Wedeking, T., 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=Spatiotemporally+Controlled+Reorganization+of+Signaling+Complexes+in+the+Plasma+Membrane+of+Living+Cells.">Spatiotemporally Controlled Reorganization of Signaling Complexes in the Plasma Membrane of Living Cells.</a> Small. 11 (44), 5912-5918 (2015).</li><li>Mironov, S. L., Ivannikov, M. V., Johansson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=[Ca2+]i+signaling+between+mitochondria+and+endoplasmic+reticulum+in+neurons+is+regulated+by+microtubules.+From+mitochondrial+permeability+transition+pore+to+Ca2+-induced+Ca2++release.">[Ca2+]i signaling between mitochondria and endoplasmic reticulum in neurons is regulated by microtubules. From mitochondrial permeability transition pore to Ca2+-induced Ca2+ release.</a> J Biol Chem. 280 (1), 715-721 (2005).</li><li>Poot, M., 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=Analysis+of+mitochondrial+morphology+and+function+with+novel+fixable+fluorescent+stains.">Analysis of mitochondrial morphology and function with novel fixable fluorescent stains.</a> J Histochem Cytochem. 44 (12), 1363-1372 (1996).</li><li>Tokunaga, M., Imamoto, N., Sakata-Sogawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+inclined+thin+illumination+enables+clear+single-molecule+imaging+in+cells+(vol+5,+pg+159).">Highly inclined thin illumination enables clear single-molecule imaging in cells (vol 5, pg 159).</a> Nature Methods. 5 (5), 455 (2008).</li><li>Elmokadem, A., Yu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+Drift+Correction+for+Superresolution+Localization+Microscopy+with+Bayesian+Inference.">Optimal Drift Correction for Superresolution Localization Microscopy with Bayesian Inference.</a> Biophys J. 109 (9), 1772-1780 (2015).</li><li>Barlag, B., 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=Single+molecule+super-resolution+imaging+of+proteins+in+living+Salmonella+enterica+using+self-labelling+enzymes.">Single molecule super-resolution imaging of proteins in living Salmonella enterica using self-labelling enzymes.</a> Sci Rep. 6, 31601 (2016).</li><li>Tokunaga, M., Imamoto, N., Sakata-Sogawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+inclined+thin+illumination+enables+clear+single-molecule+imaging+in+cells.">Highly inclined thin illumination enables clear single-molecule imaging in cells.</a> Nature Methods. 5 (2), 159-161 (2008).</li><li>Mortensen, K. I., Churchman, L. S., Spudich, J. A., Flyvbjerg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+localization+analysis+for+single-molecule+tracking+and+super-resolution+microscopy.">Optimized localization analysis for single-molecule tracking and super-resolution microscopy.</a> Nat Methods. 7 (5), 377-381 (2010).</li><li>Jin, S., Youle, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PINK1-+and+Parkin-Mediated+Mitophagy+at+a+Glance.">PINK1- and Parkin-Mediated Mitophagy at a Glance.</a> Journal of Cell Science. 125, 795-799 (2013).</li><li>Yamano, K., Youle, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PINK1+is+degraded+through+the+N-end+rule+pathway.">PINK1 is degraded through the N-end rule pathway.</a> Autophagy. 9 (11), 1758-1758 (2013).</li><li>Wiedemann, N., 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=Machinery+for+protein+sorting+and+assembly+in+the+mitochondrial+outer+membrane.">Machinery for protein sorting and assembly in the mitochondrial outer membrane.</a> Nature. 424 (6948), 565-571 (2003).</li><li>Thompson, R., Larson, D., Webb, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+Nanometer+Localization+Analysis+for+Individual+Fluorescent+Probes.">Precise Nanometer Localization Analysis for Individual Fluorescent Probes.</a> Biophysical Journal. 82 (5), 2775-2783 (2002).</li></ol>

Aqui, uma técnica para localização de dupla cor única molécula de proteínas da membrana celular foi apresentada. Seguindo o protocolo, proteínas de membrana são fundidos para auto-rotulantes proteínas que reagem com as tinturas de rodamina TMR e senhor conjugada com seus respectivos substratos. Rodamina corantes são brilhante e fotoestável e assim permitir a imagem repetitiva1. Para o desempenho bem sucedido, vários tópicos críticos e condições devem ser mantidas em mente.
<p c...

O objetivo do presente protocolo é fornecer um método de imagem para localizar e acompanhar as proteínas de membrana única dentro de células vivas. Chamamos esse método de rastreamento e localização de microscopia (TALM)1,2. Como estocástico microscopia de reconstrução óptica (Tempestade)3 e microscopia de fluorescência Photoactivation localização (PALM (F))4,5, TALM é uma técnica de localização de fluorescência único baseado na molécula. No entanto, é distinta da forma que a mobilidade das proteínas de membrana em combinação com imagem repetitiva do mesmo rotulado molécula em diferentes posições revela o microcompartment que é acessível para a proteína móvel. Em outras palavras, as possíveis localizações da proteína são definidas pela arquitetura da organela e pela mobilidade da proteína1. O método é complementar vários outros super-resolução técnicas6,7,8 , porque ele revela a trajetória e localização mapas por proteínas móveis de imagem. A rotulagem é baseada no uso de proteínas de fusão geneticamente modificados que são em si não-fluorescente. Estas proteínas de fusão são auto-rotulantes enzimas que reagem covalentemente com um substrato conjugado com um corante. Este procedimento tem a vantagem que o grau de rotulagem pode ser controlada pela quantidade de substrato adicionado. Além disso, permite para variar a cor da fluorescência, dependendo o corante escolhido conjugado. Vários auto rotulagem enzima-tags são disponíveis9. Outra vantagem de usar auto-rotulantes enzima-etiquetas, que os corantes conjugados são geralmente mais estável e mais brilhante do que proteínas fluorescentes1 e proteínas individuais, portanto, podem ser gravadas mais e mais precisamente até que eles são branqueados. Isto permite a gravação de trajetórias de proteínas móveis e a extração de coeficientes de difusão10,11.
Aqui, podemos demonstrar a viabilidade da TALM com proteínas da membrana mitocondrial, mas também pode ser aplicado para outras proteínas de membrana cellular intra e extra, incluindo células de diferentes tipos de12,13. Mostramos que TALM multi cor adicional permite a distinção simultânea das proteínas em diferentes subcompartments em complementação a existente Super-resolução fluorescência microscopia técnicas14,15, 16. TALM é compatível com células vivas de imagem17. A foto-física dos escolhido rhodamines diversos (TMR) e o silício-Rhodamien (Senhor), em particular seu brilho e estabilidade, permite que as proteínas de membrana único registro sobre vários quadros fornecendo mapas trajetória (e localização). No entanto, TALM é limitado para localização de proteínas solúveis com coeficientes de difusão de alta desde o motion blur é muito alto e os fótons coletados por quadro são demasiado baixos para a localização apropriada. Além disso, TALM requer menos energia de excitação do que por exemplo tempestade ou depleção de emissão estimulada (STED) microscopia6,7, reduzindo efeitos fototóxicos. Isto é importante, pois o estresse fototóxico frequentemente afeta a morfologia organellar18 e, portanto, de análise de mobilidade19. Em suma, apresentamos multi cor TALM em células vivas como uma técnica que preenche uma lacuna entre os métodos de microscopia de localização tempestade/STED/PALM (F) e técnicas que analisam a mobilidade de proteína, como a recuperação de fluorescência após fotobranqueamento (FRAP)20 ,21, fluorescência correlação espectroscopia (FCS)22e fluorescência cruzam correlação espectroscopia (FCCS)11,23.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >(2-(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl)-ethanesulfonic acid, 1 M) (HEPES)</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >#1104E</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >DC1: Dichroid beam splitter&#160;</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>640 dcxr</td>
			<td>NC506031</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >DC2: Polychroic Mirror, beamsplitter</td>
			<td >Chroma</td>
			<td>zt405/488/561/640rpc</td>
			<td>discontinued</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Dulbecco&#180;s Phosphate-Buffered Saline (PBS) 1x (w/o Ca &#38; Mg)</td>
			<td >Sigma-Aldrich &#38; Co.</td>
			<td >#RNBF8311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Earle&#180;s MEM without phenol red, without L-Glutamine and without NaHCO3 containing 1% FBS, 0.1% HEPES, 0.1% NEAA, 0.1% Alanyl-L-Glutamine and 34.78% sodium hydrogen carbonate (NaHCO3 0.75g/l)</td>
			<td ></td>
			<td ></td>
			<td>Imaging medium</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Earle&#180;s minimum essential medium (MEM) with phenol red, containing 1% Fetal Bovine Serum Superior (FBS), 0.1% HEPES (2-(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazinyl)-ethanesulfonic acid, 1 M), and 0.1% non-essential amino acids (NEAA)</td>
			<td ></td>
			<td ></td>
			<td>Growth medium</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >EF: Emission filter quadbandpass</td>
			<td>AHF analysentechnik</td>
			<td>F72-866</td>
			<td>Brightline HC 446 nm/523 nm/600 nm/677 nm</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >EMCCD camera</td>
			<td >Andor</td>
			<td>Andor iXON 897</td>
			<td>EMCCD camera</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Emission filter QuadView filter cubes, orange</td>
			<td>AHF analysentechnik</td>
			<td>F39-637</td>
			<td>bandpass 582 - 619 nm</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Emission filter QuadView filter cubes, red</td>
			<td>Chroma</td>
			<td></td>
			<td>bandpass 655 - 725 nm (HQ 690/70)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >FBS (Fetal bovine serum) superior</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >S0615</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fluorescent beads: TetraSpeck&#8482; Microspheres, 0.1 &#181;m, fluorescent blue/green/orange/dark red</td>
			<td >Thermo Fisher Scientific</td>
			<td >T7279</td>
			<td>fluorescent microspheres</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Glutamine</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >#0951C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >HeLa cells&#160;</td>
			<td >DSMZ</td>
			<td>ACC-57</td>
			<td>Cervical carcinoma cells from patient Henrietta Lacks</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hela cells CI::paGFP, stable</td>
			<td >Muster et al., PLOSOne 2010</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hela cells CV g::Halo7-Tag, stable</td>
			<td >Appelhans et al., NanoLett 2012</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hela cells Tom20::Halo7-Tag, stable</td>
			<td >Appelhans et al., NanoLett 2012</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Image splitter</td>
			<td >Photometrics</td>
			<td >Dual-View QV2</td>
			<td>image splitter emission</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Imaging processing software&#160;</td>
			<td >ImageJ2 / Fiji</td>
			<td >freeware</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Immersion Oil - ImmersolTM 518 F (ne = 1.518, ve = 45)</td>
			<td >Carl Zeiss Jena GmbH</td>
			<td >444960-0000-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Inverted epifluorescence microscope</td>
			<td >Olympus IX-71/73/83</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Laser 561 nm, 200 mW</td>
			<td >CrystaLaser</td>
			<td>CL-561-200</td>
			<td>561 nm emission</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Laser 642 nm, 140 mW</td>
			<td >Omicron</td>
			<td >Luxx-642-140</td>
			<td>642 nm emission</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MATLAB</td>
			<td >MathWorks</td>
			<td >version R2013a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MEM with Earle&#39;s Balanced Salt Solution 2.2 g/L NaHCO3, stable glutamine w/o PR</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >FG-0385</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MEM with Earle&#39;s Balanced Salt Solution with 2.2 g/L NaHCO3, stable glutamine, Phenolred</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >FG-0325</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MitoTracker&#174; Deep Red FM</td>
			<td >Thermo Fisher Scientific</td>
			<td >M22426</td>
			<td>dye</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MitoTracker&#174; Green FM</td>
			<td >Thermo Fisher Scientific</td>
			<td >M7514</td>
			<td>dye</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Multi-mode-optical polarization maintaining monomode fiber</td>
			<td >Pointsource/Qioptiq</td>
			<td></td>
			<td>KineFLEX</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >NHS-PEG-MAL, Rapp Polymer&#160;</td>
			<td >Rapp Polymere GmbH T&#252;bingen</td>
			<td ></td>
			<td>coverslip coating</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >non-essential amino acids (NEAA)</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >#0802E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PEG 800 (Polyethylene glycol) 10 %</td>
			<td >Carl Roth GmbH</td>
			<td >Art No. 0263.1</td>
			<td>coverslip coating</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Penicillin/Streptomycin</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >#0122E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Plasmid for PINK1-Halo7-Tag expression</td>
			<td >Beinlich et al., ACS Chemical Biology 2015</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Poly-L-lysine (1.2 mg/ml)</td>
			<td >Sigma-Aldrich &#38; Co.</td>
			<td >Cat. No.P9155</td>
			<td>coverslip coating</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >RGD Peptide (Ac-CGRGDS-COOH)</td>
			<td >Coring System Diagnostix GmbH, Gernsheim</td>
			<td ></td>
			<td>coverslip coating / Intergrin receptor motif</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Silicon Rhodamine linked to HaloTag&#174;-Ligand (SiRHTL)&#160;</td>
			<td >personal gift from Kai Johnson</td>
			<td ></td>
			<td>dye</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Software analysis plugin</td>
			<td >self-written C. P. Richter, Biophysik Osnabr&#252;ck</td>
			<td >SLIMFAST 16g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Tetramethylrhodamine / SNAP-Cell&#174; TMR-Star linked to SNAP-Ligand (TMRstar)&#160;</td>
			<td >New England Biolab&#174;</td>
			<td >S9105S</td>
			<td>dye</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Tetramethylrhodamine linked to HaloTag&#174;-Ligand (TMRHTL)&#160;</td>
			<td >Promega</td>
			<td >G8251</td>
			<td>dye</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >TIRF condensor</td>
			<td >Olympus</td>
			<td>Cell^TIRF MITICO System</td>
			<td>TIRF condensor</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >TIRF microscope controlling software</td>
			<td >Olympus cellSens 1.12</td>
			<td ></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >TIRF objective</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>150x oil objective (N.A. 1.45; Olympus UAPO)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Trypsin/EDTA 10x</td>
			<td >Biochrom</td>
			<td >#0266</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Water H2O 99,5 % Rotipuran&#174; Low organic&#160;</td>
			<td >Carl Roth GmbH</td>
			<td >Art. No. HN57.1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multi-color localization microscopy of single membrane proteins in organelles of live mammalian cells

Conhecimento sobre a localização de proteínas no celulares subcompartments é crucial para entender a sua função específica. Aqui, apresentamos uma técnica de super-resolução que permite a determinação de microcompartments que são acessíveis para proteínas, gerando a localização e rastreamento mapas destas proteínas. Além disso, pela microscopia de localização de várias cores, perfis de proteínas em diferentes subcompartments de rastreamento e a localização são obtidas simultaneamente. A técnica é específica para as células vivas e baseia-se a imagem repetitiva de proteínas da membrana celular único. Proteínas de interesse são geneticamente fundidas com tags Self rotulagem específicas, so-called. Essas marcas são enzimas que reagem com um substrato de maneira covalente. Conjugados para estes substratos são corantes fluorescentes. Reação das proteínas com a enzima-tag com a fluorescência rotulado resultados de substratos em proteínas etiquetadas. Aqui, diversos (TMR) e silício rodamina (Sr) são utilizados como corantes fluorescentes anexados para os substratos das enzimas. Usando concentrações de substrato a pM a gama nM, rotulagem sub estequiométrica é alcançado que resulta em sinais distintos. Estes sinais são localizados com ~ 15 – 27 precisão nm. A técnica permite a imagem multi cor de moléculas simples, segundo o qual o número de cores é limitado pelas tinturas de membrana permeável disponíveis e o repertório de auto-rotulantes enzimas. Vamos mostrar a viabilidade da técnica, determinando a localização da enzima (Pten) controle de qualidade-induzida da quinase 1 (PINK1) em diferentes compartimentos mitocondriais durante seu processamento em relação a outras proteínas de membrana. O teste para o verdadeiros interações físicas entre as proteínas única diferente etiquetadas por molécula FRET ou rastreamento co é restrito, porém, porque os graus de rotulagem baixos diminuem a probabilidade de ter duas proteínas adjacentes rotuladas ao mesmo tempo. Enquanto a técnica é forte para a imagem latente proteínas nos compartimentos de membrana, na maioria dos casos não é apropriado determinar a localização de proteínas solúveis altamente móveis.

Análise de imagem e colocalization multi cor pode ajudar a determinar a localização sub-organellar das proteínas. Temos demonstrado isso antes com a fosfatase citosólica e homólogo tensin, PINK1, que tem diferentes submitocondrial locais devido ao seu processamento por proteases mitocondrial17. PINK1 é um fator importante, garantindo a funcionalidade mitocondrial34,35. Para determinar que a localiza?...

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Multi-color Localization Microscopy of Single Membrane Proteins in Organelles of Live Mammalian Cells

Aqui, apresentamos um protocolo para multi cor localização das proteínas de membrana única em organelas de células vivas. Para anexar fluorophores, auto rotulação de proteínas são utilizadas. Proteínas, localizadas em compartimentos diferentes membranas da organela a mesma, podem ser localizadas com precisão de ~ 18 nm.

Localização de cor multi microscopia de proteínas de membrana única em organelas de células de mamíferos vivas

Knowledge about the localization of proteins in cellular subcompartments is crucial to understand their specific function. Here, we present a ...

Research

JoVE Journal

Biology

Long-term Imaging Mammalian Cells using Wide-Field Microscopy

Longo prazo células de mamíferos utilizando imagens do Largo-Campo Microscopia

Biologia

Photoconversion of Purified Fluorescent Proteins and Dual-probe Optical Highlighting in Live Cells

Fotoconversão de proteínas purificadas fluorescentes e Dual-sonda Destacando Optical em células vivas

Photoconvertible fluorescent proteins (pc-FPs) are a class of fluorescent proteins with "optical highlighter" capability, meaning that the color of ...

Crystallization of Membrane Proteins in Lipidic Mesophases

Cristalização de proteínas da membrana lipídica em mesofases

Membrane proteins perform critical functions in living cells related to signal transduction, transport and energy transformations, and, as such, are ...

Nano-fEM: Protein Localization Using Photo-activated Localization Microscopy and Electron Microscopy

Nano-Fem: localização de proteínas usando a foto-ativada Microscopia Localização e Microscopia Eletrônica

Mapping the distribution of proteins is essential for understanding the function of proteins in a cell. Fluorescence microscopy is extensively used for ...

Use of a Robot for High-throughput Crystallization of Membrane Proteins in Lipidic Mesophases

A utilização de um robô para alta capacidade de cristalização de proteínas de membrana em mesofases lipídicas

Structure-function studies of membrane proteins greatly benefit from having available high-resolution 3-D structures of the type provided through ...

Harvesting and Cryo-cooling Crystals of Membrane Proteins Grown in Lipidic Mesophases for Structure Determination by Macromolecular Crystallography

Colheita e Cryo-resfriamento cristais de proteínas de membrana crescida no mesofases lipídicas para a determinação da estrutura de Cristalografia Macromolecular

An important route to understanding how proteins function at a mechanistic level is to have the structure of the target protein available, ideally at ...

Monitoring Plasmid Replication in Live Mammalian Cells over Multiple Generations by Fluorescence Microscopy

Monitorando a replicação plasmídeo em células vivas de mamíferos longo de múltiplas gerações por microscopia de fluorescência

Few naturally-occurring plasmids are maintained in mammalian cells.  Among these are genomes of gamma-herpesviruses, including Epstein-Barr virus  (EBV) ...

Intravital Microscopy for Imaging Subcellular Structures in Live Mice Expressing Fluorescent Proteins

Microscopia intravital para Estruturas de imagem Subcelulares em ratos vivos Expressando fluorescentes Proteínas

Here we describe a procedure to image subcellular structures in live rodents that is based on the use of confocal intravital microscopy. As a model organ, ...

In vivo Clonal Tracking of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells Marked by Five Fluorescent Proteins using Confocal and Multiphoton Microscopy

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In vivo Clonal Rastreamento de Stem hematopoiéticas e células progenitoras Marcado por cinco proteínas fluorescentes usando confocal e microscopia multifotônica

We developed and validated a fluorescent marking methodology for clonal tracking of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) with high spatial and ...

Efficient Mammalian Cell Expression and Single-step Purification of Extracellular Glycoproteins for Crystallization

Expressão Mammalian Cell eficiente e de uma etapa de purificação extracelular glicoproteínas para a cristalização

Production of secreted mammalian proteins for structural and biophysical studies can be challenging, time intensive, and costly. Here described is a time ...