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

Los autores desean agradecer al grupo de Biofísica y Jacob Piehler en la Universidad de Osnabrück para apoyo continuo, Wladislaw Kohl para asistencia técnica y preparación del material y la Junta de CellNanOs para proporcionar microscopios para uso. El proyecto fue financiado por el SFB 944.

El siguiente protocolo sigue las directrices de la Comisión de ética de investigación institución local.
1. métodos
<ol><li>
Cultivo de células
	<ol>
<li>Cultivar células, por ejemplo las células HeLa (carcinoma de cérvix humano) en un frasco de cultura de célula T25 que contenga 5 mL de medio de crecimiento a 37 ° C y 5% CO2. Nota: Para la proyección de imagen, dividir las células sobre cubreobjetos preparado (véanse los pasos 1.3 y 1.4) y manten...

<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>

Aquí, se presentó una técnica para la localización de la sola molécula bicolor de proteínas de membrana móvil. Tras el protocolo, proteínas de membrana están fusionadas a auto etiquetado de proteínas que reaccionan con los tintes del rhodamine TMR y SiR conjugado con sus respectivos sustratos. Rodamina tintes son brillante y Fotoestables y así permitir repetitiva imagen1. Para un rendimiento exitoso, varias condiciones y temas críticos tienen que ser tenidas en cuenta.
<p class="jo...

El objetivo de este protocolo es proporcionar un método de imagen para localizar y rastrear las proteínas de membrana solo dentro de células vivas. Llamamos a este método de seguimiento y localización de la microscopia (TALM)1,2. Como microscopia de reconstrucción óptica estocástica (tormenta)3 y microscopía de fluorescencia fotoactivación localización ((F) PALM)4,5, TALM es una técnica de localización de fluorescencia basada en la molécula sola. Sin embargo, es distinta de la manera que la movilidad de las proteínas de la membrana en combinación con imágenes repetitivas de la misma etiqueta molécula en diversas posiciones revela el microcompartment que es accesible para la proteína móvil. En otras palabras, las localizaciones posibles de la proteína se encuentran en la arquitectura de las organelas y por la movilidad de la proteína1. El método es complementario a varios otros súper resolución técnicas6,7,8 porque revela la trayectoria y localización mapas por proyección de imagen móvil proteínas. El etiquetado se basa en el uso de proteínas de fusión genéticamente que son fluorescentes por sí no. Estas proteínas de fusión son auto etiquetado enzimas que reaccionan covalentemente con un substrato conjugado a un tinte. Este procedimiento tiene la ventaja de que el grado del etiquetado puede ser controlado por la cantidad de sustrato añadido. Además, permite variar el color de la fluorescencia, dependiendo del tinte conjugado solicitada. Varios auto etiquetados enzima-tags están disponibles9. Otra ventaja de usar auto etiquetado enzima etiquetas es, que los tintes conjugados suelen ser más estables y más brillante de proteínas fluorescentes1 y proteínas individuales por lo tanto se pueden grabar más y más precisamente hasta que se blanquean. Esto permite la grabación de las trayectorias de proteínas móviles y la extracción de coeficientes de difusión10,11.
Aquí, demostramos la factibilidad de TALM con proteínas de la membrana mitocondrial, pero también puede ser aplicado para otras proteínas de membrana cellular intra y extraurbano, incluyendo células diferentes tipos12,13. Mostramos que TALM multicolor más permite la distinción simultánea de proteínas en diferentes subcompartimientos en complementación a los súper resolución fluorescencia microscopía técnicas14,15, 16. TALM es compatible con celular directo imágenes17. La física de la foto del elegido rhodamines Tetramethylrhodamine (TMR) y silicio-Rhodamien (SiR), en particular su brillo y su estabilidad, permite a las proteínas de membrana único registro varios fotogramas proporcionar mapas de trayectoria (y localización). Sin embargo, TALM está limitada para la localización de proteínas solubles con coeficientes de difusión alta puesto que el desenfoque de movimiento es demasiado alto y los fotones recogidos por frame son demasiado bajos para la localización correcta. Además, TALM requiere menos energía de la excitación que por ejemplo tormenta o agotamiento estimulado de emisión (STED) microscopía6,7, reduciendo efectos phototoxic. Esto es importante, puesto que estrés fototóxico a menudo afecta la morfología organellar18 y así movilidad análisis19. En suma, presentamos varios color TALM en células vivas como una técnica que llena un vacío entre los métodos de microscopía de localización tormenta/STED/Palma (F) y las técnicas que analizan la movilidad de la proteína tales como recuperación de fluorescencia Tras Fotoblanqueo (FRAP)20 ,21, correlación de fluorescencia (FCS) la espectroscopia22y fluorescencia cross correlación 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

Conocimiento sobre la localización de proteínas en subcompartimientos celulares es crucial para entender su función específica. Aquí, presentamos una técnica de súper-resolución que permite la determinación de la microcompartments que son accesibles para las proteínas generando localización y seguimiento de los mapas de estas proteínas. Por otra parte, por microscopia de la localización de varios colores, la localización y seguimiento de perfiles de proteínas en subcompartimientos diferentes se obtienen simultáneamente. La técnica es específica para las células vivas y se basa en la proyección de imagen repetitiva de proteínas de membrana móvil único. Proteínas de interés son genéticamente fusionadas con etiquetas auto etiquetados específicos, supuestos. Estas etiquetas son enzimas que reaccionan con el sustrato de manera covalente. Conjugado a estos sustratos son tintes fluorescentes. Reacción de las proteínas de la enzima etiquetada con la fluorescencia etiquetada resultados de sustratos en proteínas etiquetadas. Aquí, Tetramethylrhodamine (TMR) y silicio rodamina (SiR) se utilizan como tintes fluorescentes a los sustratos de las enzimas. Usando las concentraciones de sustrato en la pM a rango nM, etiquetado sub-estequiométrica se consigue que se traduce en señales distintas. Estas señales se localizan con ~ 15 – 27 precisión nm. La técnica permite la proyección de imagen de varios color de moléculas individuales, por el que el número de colores es limitado por los tintes disponibles permeable a la membrana y el repertorio de auto etiquetado de las enzimas. Mostramos la viabilidad de la técnica en la determinación de la localización de la enzima de control de calidad (Pten)-inducida quinasa 1 (PINK1) en diferentes compartimentos mitocondriales durante su proceso en relación con otras proteínas de membrana. La prueba verdadera interacciones físicas entre proteínas diferentemente marcadas solo por sola molécula traste o seguimiento Co es restringida, sin embargo, debido a los bajos grados de etiquetado disminuyen la probabilidad de tener dos proteínas adyacentes con la etiqueta al mismo tiempo. Mientras que la técnica es fuerte para las proteínas en los compartimientos de la membrana de la proyección de imagen, en la mayoría de los casos no es apropiado determinar la localización de proteínas solubles altamente móviles.

Análisis de la proyección de imagen y colocalización multicolor puede ayudar a determinar la localización sub-organellar de proteínas. Hemos demostrado esto antes con el citosol fosfatasa y tensina homólogo, PINK1, que tiene diferentes lugares sub-mitocondrial debido a su procesamiento por las proteasas mitocondrial17. PINK1 es un factor importante que garantiza la funcionalidad mitocondrial34,35. Par...

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

Aquí, presentamos un protocolo para la localización de varios color de proteínas de membrana único en organelos de células vivas. Para colocar fluoróforos, se usan proteínas auto etiquetadas. Proteínas, situadas en compartimientos diferentes membranas de la mismo orgánulo, se pueden localizar con una precisión de ~ 18 nm.

Microscopía de localización de varios colores solo de proteínas de membrana en organelos de células mamíferas 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

A largo plazo de imágenes usando las células de mamíferos Wide-Field Microscopía

Investigación

Biología

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

Fotoconversión purificada de proteínas fluorescentes y de doble sonda óptica destacar en 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

La cristalización de proteínas de membrana en mesofases lipídico

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: Proteína localización usando la foto activada por microscopía de localización y Microscopía Electrónica

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

El uso de un robot para la cristalización de alto rendimiento de proteínas de membrana en 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

Recolección y enfriamiento Cryo-cristales de proteínas de membrana cultivadas en mesofases lipídicas para la Determinación de la estructura por cristalografía 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

Supervisión de la replicación del plásmido en células de mamíferos en vivo durante varias generaciones por microscopía de fluorescencia

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 formar imágenes de estructuras subcelulares en ratones vivos que expresan proteínas fluorescentes

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

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

En Tracking Clonal vivo de madre hematopoyéticas y células progenitoras Marcado por cinco proteínas fluorescentes utilizando confocal y Microscopía Multifotónica

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

Efficient Expresión células de mamíferos y Single-step La purificación de glicoproteínas extracelular para la cristalización

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