Name: reconstitution of cell-cycle oscillations in microemulsions of cell-free xenopus egg extracts
Uploaded: 2018-09-27T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Reconstitution of Cell-cycle Oscillations in Microemulsions of Cell-free Xenopus Egg Extracts at JoVE.com

Nous remercions Madeleine Lu pour construire le plasmide securin-mCherry, Lap homme Lee, Kenneth Ho et Allen P Liu pour les discussions sur la génération de la gouttelette, Jeremy B. Chang et James E. Ferrell Jr permettant de que construire des GFP-NLS. Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation (Early CAREER Grant #1553031), le National Institutes of Health (MIRA #GM119688) et une bourse de recherche de Sloan.

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par l’animalier institutionnel et utilisation Comité (IACUC) de l’Université du Michigan.
1. préparation des matériaux de Reconstitution du Cycle cellulaire et de détection
<ol><li>
Assemblée de Gibson clonage pour la construction de l’ADN de plasmide et purification d’ADN messagère de securin-mCherry
	<ol>
<li>Préparer trois fragments d’ADN dont une pMTB2 vecteur colonne vertébrale, securin et mCherr...

<ol>
	<li>Murray, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+cycle+extracts.">Cell cycle extracts.</a> Methods in Cell Biology. 36, 581-605 (1991).</li><li>Hannak, E., Heald, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+mitotic+spindle+assembly+and+function+in+vitro+using+Xenopus+laevis+egg+extracts.">Investigating mitotic spindle assembly and function in vitro using Xenopus laevis egg extracts.</a> Nature Protocols. 1, 2305-2314 (2006).</li><li>Murray, A. W., Solomon, M. J., Kirschner, M. W. <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+cyclin+synthesis+and+degradation+in+the+control+of+maturation+promoting+factor+activity.">The role of cyclin synthesis and degradation in the control of maturation promoting factor activity.</a> Nature. 339, 280-286 (1989).</li><li>Yang, Q., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cdk1-APC/C+cell+cycle+oscillator+circuit+functions+as+a+time-delayed,+ultrasensitive+switch.">The Cdk1-APC/C cell cycle oscillator circuit functions as a time-delayed, ultrasensitive switch.</a> Nature Cell Biology. 15, 519-525 (2013).</li><li>Chang, J. B., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitotic+trigger+waves+and+the+spatial+coordination+of+the+Xenopus+cell+cycle.">Mitotic trigger waves and the spatial coordination of the Xenopus cell cycle.</a> Nature. 500, 603-607 (2013).</li><li>Trunnell, N. B., Poon, A. C., Kim, S. Y., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitivity+in+the+Regulation+of+Cdc25C+by+Cdk1.">Ultrasensitivity in the Regulation of Cdc25C by Cdk1.</a> Molecular Cell. 41, 263-274 (2011).</li><li>Kim, S. Y., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Substrate+competition+as+a+source+of+ultrasensitivity+in+the+inactivation+of+Wee1.">Substrate competition as a source of ultrasensitivity in the inactivation of Wee1.</a> Cell. 128, 1133-1145 (2007).</li><li>Pomerening, J. R., Kim, S. Y., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systems-level+dissection+of+the+cell-cycle+oscillator:+bypassing+positive+feedback+produces+damped+oscillations.">Systems-level dissection of the cell-cycle oscillator: bypassing positive feedback produces damped oscillations.</a> Cell. 122, 565-578 (2005).</li><li>Pomerening, J. R., Sontag, E. D., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Building+a+cell+cycle+oscillator:+hysteresis+and+bistability+in+the+activation+of+Cdc2.">Building a cell cycle oscillator: hysteresis and bistability in the activation of Cdc2.</a> Nature Cell Biology. 5, 346-351 (2003).</li><li>Telley, I. A., Gaspar, I., Ephrussi, A., Surrey, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aster+migration+determines+the+length+scale+of+nuclear+separation+in+the+Drosophila+syncytial+embryo.">Aster migration determines the length scale of nuclear separation in the Drosophila syncytial embryo.</a> The Journal of Cell Biology. 197, 887-895 (2012).</li><li>Telley, I. A., Gaspar, I., Ephrussi, A., Surrey, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single+Drosophila+embryo+extract+for+the+study+of+mitosis+ex+vivo.">A single Drosophila embryo extract for the study of mitosis ex vivo.</a> Nature Protocols. 8, 310-324 (2013).</li><li>Tsai, T. Y. C., Theriot, J. A., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+Oscillatory+Dynamics+in+the+Cell+Cycle+of+Early+Xenopus+laevis+Embryos.">Changes in Oscillatory Dynamics in the Cell Cycle of Early Xenopus laevis Embryos.</a> PLoS Biology. 12, e1001788 (2014).</li><li>Chang, J. B., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitotic+trigger+waves+and+the+spatial+coordination+of+the+Xenopus+cell+cycle.">Mitotic trigger waves and the spatial coordination of the Xenopus cell cycle.</a> Nature. 500, 603-607 (2013).</li><li>Yang, Q., Ferrell, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Cdk1-APC/C+cell+cycle+oscillator+circuit+functions+as+a+time-delayed,+ultrasensitive+switch.">The Cdk1-APC/C cell cycle oscillator circuit functions as a time-delayed, ultrasensitive switch.</a> Nature Cell Biology. 15, 519-525 (2013).</li><li>Kumagai, A., Dunphy, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Claspin,+a+novel+protein+required+for+the+activation+of+Chk1+during+a+DNA+replication+checkpoint+response+in+Xenopus+egg+extracts.">Claspin, a novel protein required for the activation of Chk1 during a DNA replication checkpoint response in Xenopus egg extracts.</a> Molecular Cell. 6, 839-849 (2000).</li><li>Chen, R. H., Murray, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+spindle+assembly+checkpoint+in+Xenopus+egg+extracts.">Characterization of spindle assembly checkpoint in Xenopus egg extracts.</a> Methods in Enzymology. 283, 572-584 (1997).</li><li>Chen, R. H., Waters, J. C., Salmon, E. D., Murray, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+spindle+assembly+checkpoint+component+XMAD2+with+unattached+kinetochores.">Association of spindle assembly checkpoint component XMAD2 with unattached kinetochores.</a> Science. 274, 242-246 (1996).</li><li>Minshull, J., Sun, H., Tonks, N. K., Murray, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+MAP+kinase-dependent+spindle+assembly+checkpoint+in+Xenopus+egg+extracts.">A MAP kinase-dependent spindle assembly checkpoint in Xenopus egg extracts.</a> Cell. 79, 475-486 (1994).</li><li>Good, M. C., Vahey, M. D., Skandarajah, A., Fletcher, D. A., Heald, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoplasmic+Volume+Modulates+Spindle+Size+During+Embryogenesis.">Cytoplasmic Volume Modulates Spindle Size During Embryogenesis.</a> Science. 342, 856-860 (2013).</li><li>Hazel, J., 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=Changes+in+cytoplasmic+volume+are+sufficient+to+drive+spindle+scaling.">Changes in cytoplasmic volume are sufficient to drive spindle scaling.</a> Science. 342, 853-856 (2013).</li><li>Garibyan, L., Avashia, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Research+Techniques+Made+Simple:+Polymerase+Chain+Reaction+(PCR).">Research Techniques Made Simple: Polymerase Chain Reaction (PCR).</a> The Journal of Investigative Dermatology. 133, e6 (2013).</li><li>Hecker, K. H., Roux, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+and+low+annealing+temperatures+increase+both+specificity+and+yield+in+touchdown+and+stepdown+PCR.">High and low annealing temperatures increase both specificity and yield in touchdown and stepdown PCR.</a> BioTechniques. 20, 478-485 (1996).</li><li>Gibson, D. 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=Enzymatic+assembly+of+DNA+molecules+up+to+several+hundred+kilobases.">Enzymatic assembly of DNA molecules up to several hundred kilobases.</a> Nature Methods. 6, 343-345 (2009).</li><li>Froger, A., Hall, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transformation+of+Plasmid+DNA+into+E.+coli+Using+the+Heat+Shock+Method.">Transformation of Plasmid DNA into E. coli Using the Heat Shock Method.</a> Journal of Visualized Experiments. 6, e253 (2007).</li><li>Torreilles, S. L., McClure, D. E., Green, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+and+refinement+of+euthanasia+methods+for+Xenopus+laevis.">Evaluation and refinement of euthanasia methods for Xenopus laevis.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 48, 512-516 (2009).</li><li>Sive, H. L., Grainger, R. M., Harland, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolating+Xenopus+laevis+Testes.">Isolating Xenopus laevis Testes.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2007, (2007).</li><li>Showell, C., Conlon, F. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Egg+Collection+and+In+vitro+Fertilization+of+the+Western+Clawed+Frog+Xenopus+tropicalis.">Egg Collection and In vitro Fertilization of the Western Clawed Frog Xenopus tropicalis.</a> Cold Spring Harbor Protocols. 2009, (2009).</li><li>Wilson, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods in Enzymology. 91, 236-247 (1983).</li><li>Schutze, 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=A+streamlined+protocol+for+emulsion+polymerase+chain+reaction+and+subsequent+purification.">A streamlined protocol for emulsion polymerase chain reaction and subsequent purification.</a> Analytical Biochemistry. 410, 155-157 (2011).</li><li>Weitz, 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=Diversity+in+the+dynamical+behaviour+of+a+compartmentalized+programmable+biochemical+oscillator.">Diversity in the dynamical behaviour of a compartmentalized programmable biochemical oscillator.</a> Nature Chemistry. 6, 295-302 (2014).</li><li>Ho, K. K., Lee, J. W., Durand, G., Majumder, S., Liu, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+aggregation+with+poly(vinyl)+alcohol+surfactant+reduces+double+emulsion-encapsulated+mammalian+cell-free+expression.">Protein aggregation with poly(vinyl) alcohol surfactant reduces double emulsion-encapsulated mammalian cell-free expression.</a> PloS One. 12, e0174689 (2017).</li><li>Nakajima, 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=Reconstitution+of+circadian+oscillation+of+cyanobacterial+KaiC+phosphorylation+in+vitro.">Reconstitution of circadian oscillation of cyanobacterial KaiC phosphorylation in vitro.</a> Science. 308, 414-415 (2005).</li><li>Guan, Y., 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=A+robust+and+tunable+mitotic+oscillator+in+artificial+cells.">A robust and tunable mitotic oscillator in artificial cells.</a> eLife. 7, (2018).</li></ol>

Nous avons présenté une nouvelle méthode pour développer un système de cellule artificielle haut débit cette reconstitution in vitro permet et le suivi à long terme des oscillations auto-entretenue cycle cellulaire au niveau de single-cell. Il y a plusieurs étapes critiques qui font de cette méthode avec succès. Oeufs de Xenopus tout d’abord, fraîchement pressés avec une bonne qualité, comparativement aux œufs, ont tendance à produire des extraits avec activité d’oscillation de plus ...

Extraits cytoplasmiques, préparés à partir d’oeufs de Xenopus laevis représentent un des modèles plus prédominants pour l’étude biochimique des cycles cellulaires, étant donné le volume important d’ovocytes, la progression du cycle cellulaire rapide et la capacité de reconstitution événements mitotique in vitro1,2. Ce système a permis la découverte initiale et la caractérisation mécaniste des régulateurs de cycle cellulaire essentiel comme facteur favorisant la maturation (MPF) ainsi que des processus mitotiques en aval, y compris la broche Assemblée et chromosome ségrégation1 ,2,3,4,5,6,7,8,9,10, 11. Les extraits d’oeufs de Xenopus ont également été utilisés pour la dissection détaillée des réseaux de régulation du cycle cellulaire horloge8,12,13,14 et pour les études sur les lésions de l’ADN /Replication checkpoint15 et le fuseau mitotique Assemblée checkpoint16,17,18.
Ces études de cycles cellulaires en utilisant les extraits d’oeufs de Xenopus reposent principalement sur des mesures en vrac. Cependant, tests de réaction classique en vrac ne peuvent pas imiter des comportements de cellule réelle, étant donnés un écart important dans leurs dimensions et la compartimentation spatiale subcellulaire de molécules de réaction. En outre, en vrac les mesures d’activité mitotique sont sujettes à donner un nombre limité de cycles avant amortissement rapidement8. Ces inconvénients de réactions en vrac ont empêché le système extrait pour approfondir la compréhension des fonctions et des propriétés dynamiques complexes horloge. Des études récentes ont encapsulé acellulaire cytostatique (CSF) de facteur-arrêté Xenopus extrait19,20 dans alvéolaire compartiments taille définie, qui ont contribué à élucider comment taille broche est modulée par la volume cytoplasmique. Cependant, ce système in vitro est arrêté à la métaphase de la méiose II par l’action du facteur cytostatique1, et un système capable des oscillations soutenues à long terme au niveau de la cellule unique est nécessaire pour une enquête plus approfondie du cycle cellulaire oscillateur.
Afin d’étudier les oscillations du cycle cellulaire avec une cellule unique résolution, nous avons développé une échelle cellulaire, système de haut-débit pour la reconstitution et la mesure simultanée de plusieurs processus auto-entretenu d’oscillatoires mitotiques en microémulsion individuelle gouttelettes. Dans ce protocole vidéo détaillé, nous démontrons la création du système d’oscillation mitotique artificiel en encapsulant cyclisme cytoplasme d’oeufs de Xenopus laevis dans micro-émulsions de tailles allant de 10 à 300 µm. Dans ce système, les oscillations mitotiques y compris la condensation des chromosomes et dé-condensation, ventilation de l’enveloppe nucléaire et réforme et la dégradation et synthèse des substrats de l’anaphase (p. ex., securin-mCherry dans le présent protocole) ont été reconstitué avec succès.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="593">
	<tbody>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">Xenopus laevis frogs</td>
			<td style="width:93px;">Xenopus-I Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:215px;">QIAprep spin miniprep kit</td>
			<td style="width:93px;">QIAGEN</td>
			<td style="width:119px;">27104</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">QIAquick PCR Purification Kit (250)</td>
			<td style="width:93px;">QIAGEN</td>
			<td style="width:119px;">28106</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">mMESSAGE mMACHINE SP6 Transcription Kit</td>
			<td style="width:93px;">Ambion</td>
			<td style="width:119px;">AM1340</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">BL21 (DE3)-T-1 competent cell</td>
			<td style="width:93px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">B2935</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">Calcium ionophore</td>
			<td style="width:93px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">A23187</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">Hoechst 33342</td>
			<td style="width:93px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">B2261</td>
			<td style="width:167px;">Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:215px;">Trichloro</td>
			<td rowspan="2" style="width:93px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">448931</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;">Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:215px;">PFPE-PEG surfactant</td>
			<td style="width:93px;">Ran Biotechnologies</td>
			<td style="width:119px;">008-FluoroSurfactant-2wtH-50G</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">GE Healthcare Glutathione Sepharose 4B beads</td>
			<td style="width:93px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">GE17-0756-01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">PD-10 column</td>
			<td style="width:93px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">GE17-0851-01</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">VitroCom miniature hollow glass tubing</td>
			<td style="width:93px;">VitroCom</td>
			<td style="width:119px;">5012</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">Olympus SZ61 Stereo Microscope</td>
			<td style="width:93px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:215px;">Olympus IX83 microscope</td>
			<td style="width:93px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">Olympus FV1200 confocal microscope</td>
			<td style="width:93px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">NanoDrop spectrophotometer</td>
			<td style="width:93px;">Thermofisher</td>
			<td style="width:119px;">ND-2000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:215px;">0.4 mL Snap-Cap Microtubes</td>
			<td style="width:93px;">E&#38;K Scientific</td>
			<td style="width:119px;">485050-B</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="54" rowspan="2" style="height:55px;width:215px;">&#160;PureLink RNA Mini Kit</td>
			<td rowspan="2" style="width:93px;">ThermoFisher&#65288;Ambion&#65289;</td>
			<td rowspan="2" style="width:119px;">12183018A</td>
			<td rowspan="2" style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:215px;">Fisherbrand Analog Vortex Mixer</td>
			<td style="width:93px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">2215365</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:215px;">Imaris</td>
			<td style="width:93px;">Bitplane</td>
			<td style="width:119px;">Version 7.3</td>
			<td>Image analysis software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

reconstitution of cell-cycle oscillations in microemulsions of cell-free xenopus egg extracts

Mesure en temps réel des oscillations au niveau unicellulaire est important afin de découvrir les mécanismes de l’horloge biologique. Bien que les extraits en vrac préparés à partir d’oeufs de Xenopus laevis ont été puissantes en disséquant les réseaux biochimiques sous-jacentes de la progression du cycle cellulaire, leur mesure moyenne de l’ensemble mène habituellement à une oscillation amortie, en dépit de chacun chaque oscillateur étant maintenue. C’est en raison de la difficulté d’une synchronisation parfaite entre les oscillateurs individuels dans les systèmes biologiques bruyants. Pour récupérer la dynamique de cellules individuelles de l’oscillateur, nous avons développé un système de cellule artificielle axée sur les gouttelettes qui peut reconstituer les cycles mitotiques dans les compartiments alvéolaire encapsulant cyclisme extraits cytoplasmiques des oeufs de Xenopus laevis . Ces cellules cytoplasmiques seule simples pièce oscillations soutenues pendant plus de 30 cycles. Pour construire des cellules plus complexes avec des noyaux, nous avons ajouté la chromatine de sperme demembranated pour déclencher des noyaux auto-assemblage dans le système. Nous avons observé une évolution périodique du chromosome condensation/décondensation et noyaux enveloppent ventilation/reformation, comme de véritables cellules. Cela indique que l’oscillateur mitotique fonctionne fidèlement pour piloter plusieurs événements mitotiques en aval. En même temps, nous avons suivi la dynamique de l’oscillateur mitotique et des processus en aval dans les gouttelettes individuels à l’aide de la microscopie en fluorescence Time-lapse multicanaux. Le système cell-cycle artificiel fournit un cadre de haut-débit pour manipulation quantitative et l’analyse des oscillations mitotiques résolution unicellulaire, qui probablement fournit des renseignements importants sur les mécanismes réglementaires et les fonctions de l’horloge.

Dans la Figure 2, nous montrent que ce protocole produit des oscillations mitotiques dans les cellules simples, dénucléarisé ainsi que compliqué des cellules avec des noyaux, où l’oscillateur pousse l’alternance cyclique de déformation et de la formation des noyaux. Les gouttelettes de noyaux libres génèrent mitotiques oscillations jusqu'à 30 cycles non amortie pendant la période de 92 heures, comme en témoigne la synthèse périodique et la d?...

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Reconstitution of Cell-cycle Oscillations in Microemulsions of Cell-free Xenopus Egg Extracts

Nous présentons une méthode pour la production d’in vitro auto-entretenue oscillations mitotique au niveau unicellulaire en encapsulant les extraits d’oeufs de Xenopus laevis dans eau-dans-huile microémulsions.

Reconstitution du cycle cellulaire Oscillations Microemulsions des extraits d’oeufs acellulaire Xenopus

Real-time measurement of oscillations at the single-cell level is important to uncover the mechanisms of biological clocks. Although bulk extracts ...

Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés dans le domaine de la biologie du système, telles que le mécanisme de régulation derrière le réseau mitotique et les propriétés dynamiques et les fonctions de l’horloge cycle cellulaire. Le principal avantage de cette technique est qu’elle générera une grande quantité de gouttelettes avec plusieurs cycles cellulaires dans chacun d’eux, nous fournissant un cadre à haut débit pour la manipulation quantitative et l’analyse. Pour commencer, jetez des lots d’œufs qui ont des limites peu claires entre les pôles animaux et végétaux ou des taches blanches irrégulières sur le dessus des pôles animaux.Ensuite, sélectionnez un lot approprié d’œufs d’une grenouille femelle et transférez les œufs dans un bécher de 600 millilitres. Verser un excès de tampon 0,2 x RRO, et ajouter doucement la cystéine dans 1x tampon extrait pour les œufs. Après cela, secouez vigoureusement le bécher à la main pour enlever les couches de gelée des œufs.Répétez ce lavage trois fois avec un total de 800 millilitres de tampon de cystéine ou jusqu’à ce que les œufs s’agrègent et s’installent au fond du bécher. Après l’enlever la couche de gelée, laver les œufs quatre fois dans un litre de solution 0,2 x RRO. Utilisez une pipette en verre pour ramasser et jeter les œufs qui deviennent blancs.Versez le tampon RRO hors du bécher et ajoutez 200 millilitres de solution d’ionophore de calcium dans les œufs. Utilisez une pipette en verre pour remuer doucement les œufs jusqu’à ce qu’ils soient activés, et retirez la solution d’ionophore de calcium. Laisser les oeufs dans la solution d’ionophore de calcium pendant trop longtemps initiera l’apoptose.Nous remuer les œufs pendant 1,5 minutes et vérifier l’efficacité de l’activation. S’ils ne sont pas activés, reprendre en remuant, et vérifier plus fréquemment jusqu’à ce que 90% d’activation est atteint. Une fois que les œufs se déposent au fond du bécher, vérifiez l’efficacité de l’activation.Les œufs bien activés ont environ 25% du pôle animal et 75% du pôle végétal. Ensuite, lavez les œufs deux fois avec un volume total de 50 millilitres de tampon d’extrait complété par des inhibiteurs de la protéase. Ensuite, transférez soigneusement les œufs sur un microtube snap-cap de 0,4 millilitre.Centrifuger le microtube pendant 60 secondes à 200 g, puis à 600 g pendant 30 secondes pour emballer les œufs. Ensuite, utilisez une pipette pasteur en verre pour enlever l’excès de tampon sur les œufs après chaque étape. Après ça, écraser les oeufs à 15 000 g pendant 10 minutes à quatre degrés Celsius.Utilisez une lame de rasoir pour couper les tubes pour séparer les trois couches d’œufs écrasés et garder le cytoplasme brut dans la couche moyenne. Ensuite, transférez le cytoplasme brut pour nettoyer les tubes d’ultracentrifugeuse. Compléter le cytoplasme avec des inhibiteurs de la protéase et de la cytochalasine B à 10 microgrammes par millilitre chacun.Centrifugeuse le cytoplasme brut à 15 000 g et quatre degrés Celsius pendant cinq minutes. Ensuite, utilisez une lame de rasoir pour couper le tube et garder le cytoplasme dans la couche moyenne. Déposer les extraits fraîchement préparés sur la glace.Tout d’abord, ajouter l’ARNm securin-mCherry aux extraits préparés. Ensuite, ajoutez 200 microlitres de fluorosurfactant FPPE-PEG à 2 % au mélange extrait d’ARNm. Utilisez un mélangeur vortex pour générer des gouttelettes, en ajustant la vitesse et la durée du vortex au besoin.Ensuite, inspectez visuellement les gouttelettes pour vous assurer qu’elles sont de taille uniforme. À l’aide d’une pipette de 200 microlitres, transférer les gouttelettes flottant sur le dessus et un volume égal de surfactant dans un tube PCR. Tremper un tube de verre dans la couche de gouttelettes et attendre que les gouttelettes remplissent environ 75 % du tube.Ensuite, poussez le tube dans la couche de surfactant, et remplissez le tube complètement. Ensuite, remplissez un plat à fond de verre d’huile minérale. Ensuite, utilisez de fines pinces à épiler pour plonger le tube rempli de gouttelettes dans l’huile.Utilisez une pipette en verre pour enlever les débris visibles ou les gouttelettes qui fuient. Pour éviter le mouvement et les fuites de gouttelettes, le tube de verre rempli de gouttelettes doit être immergé sous l’huile minérale avec soin. Nous pouvons soit pousser le tube sur les deux extrémités avec l’équilibre ou ajouter quelques gouttes d’huile minérale sur les extrémités du tube simultanément en premier.Après cela, utilisez un microscope à épifluorescence équipé d’un stade xy motorisé pour imager les gouttelettes. Enregistrez des vidéos en accéléré dans le champ lumineux et de multiples canaux de fluorescence toutes les six à neuf minutes jusqu’à ce que les gouttelettes perdent leur activité. En utilisant ce protocole, l’oscillation mitotic dans les cellules simples et nucléaires-libres et les cellules compliquées avec des noyaux ont été produites.Les gouttelettes sans noyaux ont généré une oscillation mitotique jusqu’à 30 cycles non amortis en 92 heures. La capacité de l’oscillateur mitotic de conduire des événements mitotiques en aval a également été examinée. L’oscillateur mitotique auto-soutenu a conduit les changements de morphologie nucléaire observés par l’altération autonome des phases distinctes de cycle cellulaire.Tout en essayant cette procédure, il est important de se rappeler à l’esprit le moment où faire l’extrait, car il est sensible au temps, et toujours garder les oeufs et l’extrait sur la glace. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine de la biologie du système pour explorer les principes fondamentaux des propriétés complexes de l’horloge, comme la tunabilité et la stochasticité à Xenopus laevis.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Reconstitution of Cell-cycle Oscillations in Microemulsions of Cell-free Xenopus Egg Extracts

Reconstitution of Nucleosomes with Differentially Isotope-labeled Sister Histones

Reconstitution de nucléosomes avec histones soeurs Différentiellement Isotope marqués

Asymmetrically modified nucleosomes contain the two copies of a histone (sister histones) decorated with distinct sets of Post-translational Modifications ...

Recherche

Biochimie

Voltage-clamp Fluorometry in Xenopus Oocytes Using Fluorescent Unnatural Amino Acids

Voltage-clamp Fluorometry in Xenopus Oocytes Using Fluorescent Unnatural Amino Acids

Fluorométrie de tension-serre dans<em&gt; Xenopus</em&gt; Oocytes utilisant des acides aminés fluorescents non naturels

Voltage-Clamp Fluorometry (VCF) has been the technique of choice to investigate the structure and function of electrogenic membrane proteins where ...

Purification and Reconstitution of TRPV1 for Spectroscopic Analysis

Purification et Reconstitution de TRPV1 pour analyse spectroscopique

Polymodal ion channels transduce multiple stimuli of different natures into allosteric changes; these dynamic conformations are challenging to determine ...

Fluorescence Live-cell Imaging of the Complete Vegetative Cell Cycle of the Slow-growing Social Bacterium Myxococcus xanthus

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Imagerie de cellules vivantes de fluorescence de Cell Cycle végétatif complet de la lente croissance sociale bactérie Myxococcus xanthus

Fluorescence live-cell imaging of bacterial cells is a key method in the analysis of the spatial and temporal dynamics of proteins and chromosomes ...

In Vitro Reconstitution of Self-Organizing Protein Patterns on Supported Lipid Bilayers

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In Vitro Reconstitution d’auto-organisationnelle profils protéiques sur bicouches lipidiques pris en charge

Many aspects of the fundamental spatiotemporal organization of cells are governed by reaction-diffusion type systems. In vitro reconstitution of such ...

Studying RNA Interactors of Protein Kinase RNA-Activated during the Mammalian Cell Cycle

Étudier les Interactiens ARN de la protéine Kinase RNA-activé durant le Cycle cellulaire chez les mammifères

Protein kinase RNA-activated (PKR) is a member of the innate immune response proteins and recognizes the double-stranded secondary structure of viral ...

Absolute Quantification of Cell-Free Protein Synthesis Metabolism by Reversed-Phase Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

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Cell-free protein synthesis (CFPS) is an emerging technology in systems and synthetic biology for the in vitro production of proteins. However, if CFPS is ...

Enrichment of Mammalian Tissues and Xenopus Oocytes with Cholesterol

Enrichment of Mammalian Tissues and Xenopus Oocytes with Cholesterol

Enrichissement des tissus mammifères et des oocytes Xenopus avec du cholestérol

Cholesterol enrichment of mammalian tissues and cells, including Xenopus oocytes used for studying cell function, can be accomplished using a variety of ...

Cell-Free Production of Proteoliposomes for Functional Analysis and Antibody Development Targeting Membrane Proteins

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Membrane proteins play essential roles in a variety of cellular processes and perform vital functions. Membrane proteins are medically important in drug ...

Site Specific Lysine Acetylation of Histones for Nucleosome Reconstitution using Genetic Code Expansion in Escherichia coli

Site Specific Lysine Acetylation of Histones for Nucleosome Reconstitution using Genetic Code Expansion in Escherichia coli

Acétylation spécifique de la lysine des histones pour la reconstitution des nucléosomes à l’aide de l’expansion du code génétique chez Escherichia coli

Acetylated histone proteins can be easily expressed in Escherichia coli encoding a mutant, N&#949;-acetyl-lysine (AcK)-specific Methanosarcina mazi ...