The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
This article is a part of JoVE General. If you think this article would be useful for your research, please recommend JoVE to your institution's librarian.
Recommend JoVE to Your LibrarianCurrent Access Through Your IP Address
Current Access Through Your Registered Email Address
Sigua, R., Tripathy, S., Anand, P., Gross, S. P. Isolation and Purification of Kinesin from Drosophila Embryos. J. Vis. Exp. (62), e3501, doi:10.3791/3501 (2012).
البروتينات محرك نقل الشحنات على طول الأنابيب الدقيقة، ونقلهم إلى مواقع فرعية الخلوية محددة. ولأن يقترح نقل تغييرها لتشكل أساس مجموعة متنوعة من أمراض الاعصاب، فهم نقل أنيبيب محرك أساس ولائحته من المرجح أن يؤدي في نهاية المطاف إلى تحسين الطرق العلاجية. كينيسين-1 هو بروتين محرك حقيقية النواة التي تتحرك في اتجاه تقدمي (زائد النهاية) على طول الأنابيب الدقيقة (MTS)، والمدعوم من التحلل المائي للاعبي التنس المحترفين. نحن هنا نورد بروتوكول تنقية مفصل لعزل نشط كينيسين طول كامل من أجنة ذبابة الفاكهة، مما يسمح للمزيج من الوراثة ذبابة الفاكهة مع دراسات البيوفيزيائية واحدة جزيء. بداية مع ما يقرب من 50 أكواب زرع، مع ما يقرب من 1000 من الإناث في الكأس، وأجرينا مجموعات بين عشية وضحاها. قدمت هذا ما يقرب من 10 مل من أجنة معبأة. وكانت الأجنة تبييض dechorionated (استسلام حوالي 9 غرامات من الأجنة)، وبعد ذلك المتجانس. AFثالثا انقطاع، وأوضح أن جناسة باستخدام تدور بسرعة منخفضة تليها الطرد المركزي عالية السرعة. تمت معالجة طاف مع توضيح GTP والتاكسول إلى تتبلمر MTS. وثبتوا على النظام التجاري المتعدد الأطراف كينيسين بلمرة بإضافة التناظرية للاعبي التنس المحترفين، 5'-أدينيليل imidodiphosphate في درجة حرارة الغرفة. بعد ملزم كينيسين، وsedimented ميكروتثبول عن طريق الطرد المركزي بسرعة عالية من خلال وسادة السكروز. وكان بيليه أنيبيب ثم إعادة وقف التنفيذ، وتكررت هذه العملية. أخيرا، تمت إضافة للاعبي التنس المحترفين للافراج عن كينيسين من النظام التجاري المتعدد الأطراف. ارتفاع سرعة الطرد المركزي نسج ثم تراجع النظام التجاري المتعدد الأطراف، وترك كينيسين في طاف. وقد تعرض هذا كينيسين لترشيح الطرد المركزي باستخدام قطع 100 دينار كويتي من مرشح لمزيد من تنقية، aliquoted، المفاجئة مجمدة في النيتروجين السائل، وتخزينها في -80 درجة مئوية. تم تنفيذ SDS هلام الكهربائي والغربية النشاف باستخدام عينة تنقيته. والنشاط الحركي للعينات تنقيته قبل وبعد خطوة الترشيح الطرد المركزي النهائيتم تقييم استخدام واحد في المختبر فحص جزيء أنيبيب. وأظهرت الكسور كينيسين قبل وبعد الترشيح الطرد المركزي processivity كما ذكرت سابقا في الأدب. تجارب أخرى تجرى حاليا لتقييم التفاعل بين كينيسين وبروتينات النقل الأخرى ذات الصلة.
ويمكن شراء سلالات الذباب وتضخيمها في المختبر. اعتمادا على كمية من قوارير ثقافة ذبابة الفاكهة وردت، لا يحتاج المرء إلى كثير من الأحيان 'الوجه' في قارورة والثقافة، ومرة واحدة في قارورة وصلت الطاقة الإنتاجية القصوى. والتضخيم يستمر حتى يتم شغل ما يقرب من 50 قارورة ثقافة ذبابة الفاكهة. واحد يجعل من ثم "يطير الكؤوس" مع 100 الأكواب البطين الثلاثي القرون مل (تطير صنع كوب وتناقش في القسم التالي). بعد 24 ساعة، واستخدام الأجنة من هذه الكؤوس على البذور الجديدة قارورة ثقافة ذبابة الفاكهة مع الطعام ذبابة اضافته في القاع. في درجة حرارة الغرفة، في الوقت النمو للأجنة ذبابة الفاكهة من أجنة بين عشية وضحاها إلى كامل الذباب نمت هي حوالي 8.5 أيام. الأجنة المصنف تفقس بعد 12-15 ساعة في مرحلة اليرقات الأولى. اليرقات تنمو لمدة 4 أيام طرح الريش مرتين في مرحلة اليرقات الثانية والثالثة، في 24 و 48 ساعة بعد الفقس. اليرقات ثم تغلف في pupariums وتقديمها إلى مسخ 4 ايام حتى تخرج من تيقضايا وريث العذراء 1. السماح لمزيد من النمو لحوالي يومين أو ثلاثة أيام في قارورة ثقافة ذبابة الفاكهة لزيادة كمية من الذباب في كل منهما. عندما تمتلئ 400 قارورة، وسيكون هناك كمية كافية من الذباب لكؤوس البيض 50 وضع (حوالي 1،000 الذباب الإناث في الكأس). الذباب تحتاج الى وقت للتكيف مع البيئة الجديدة. وعادة ما يستغرق حوالي يومين بالنسبة لهم ليكون جاهزا للجمع، بعد نقله الى الكؤوس. وسوف تحل محل لوحات أجار يومي الحفاظ على كؤوس ذبابة نظيفة، والتي تسمح الذباب على العيش لفترة أطول. (للحصول على مزيد من الفهم رعاية ذبابة الفاكهة والتضخيم، يرجى الرجوع إلى ذبابة الفاكهة DB روبرتس: نهج عملي 2).
مصدر جيد للحصول على كميات كبيرة من أجنة ذبابة الفاكهة هي أقفاص سكان 3، والتي هي متاحة تجاريا. ويمكن رؤية الجمعية وصيانة أقفاص السكان في الفصل 5 و 7 في الكتاب ذبابة الفاكهة السوداء البطن: Practical الأغراض في الخلية والبيولوجيا الجزيئية 4 علم الأحياء. ومع ذلك، أقفاص سكان مكلفة ويصعب الحفاظ عليها. منذ أقفاص السكان يمكن عقد كمية وفيرة من الذباب، واستخدام غاز ثاني أكسيد الكربون هو ضروري لنقل وتغذية الذباب. كما ذكر من قبل، وغاز ثاني أكسيد الكربون يقلل من الصحة من الذباب، وتسبب لهم عدم وضع كذلك. على نطاق صغير، ويمكن استخدام 100 مل الأكواب البطين الثلاثي القرون. مع الأكواب 50 مل 100، قد يتحقق 9 غرامات من أجنة dechorionated. من أجل إزالة الذباب الميت، غير مستخدمة معجون الخميرة وغيرها من الشوائب التي أنشأناها مزدوج الصيد غربال الطبقات ذات أحجام شبكة مختلفة. واحد الفخاخ غربال المواد غير المرغوب فيها مثل الذباب الميت في الوقت الذي تسمح الأجنة لتمرير من خلال (350 حجم المسام ميكرون). الجزء الثاني يحتوي على شبكة (120 ميكرون حجم المسام)، والذي يهدف الى جذب أجنة ذبابة الفاكهة وغيرها من الشوائب سوف تمر عبر الشبكة.
1. يطير التحضير لكرة القدم ومجموعة جنين
2. التجانس الجنين وتوضيح
3. البلمرة أنيبيب وتجليد كينيسين
4. الترسيب التفاضلية من ميكروتثبول وكينيسين
ق ق = "jove_title"> 5. ممثل النتائج
تمت تنقية كامل طول كينيسين وظيفي من أجنة ذبابة الفاكهة. الشكل 1 يصور الجل الملون الفضة تظهر كسور مختلفة خلال تنقية. لين 1 هي عينة من طاف بسرعة عالية بعد توضيح (الخطوة 2.5)، 2 لين هو عينة من بيليه بعد توضيح، لين 3 هو عينة من طاف بعد الترسيب الأولى مع وسادة السكروز (الخطوة 4.1)، لين 4 وعينة من بيليه بعد الترسيب الأولى، لين 5 هو عينة من طاف بعد الترسيب الثاني (خطوة 4.3)، لين 6 هو عينة من بيليه بعد الترسيب الثاني، لين 7 هو عينة من بيليه من والترسيب النهائي (الخطوة 4.5)، لين 8 هو عينة كينيسين تنقيته، لين 9 هو عينة كينيسين تمت تصفيتها، وممر 10 هو علامة. الفرقة تتركز في حارة 8 و 9 في نحو 115 دينار كويتي هو كينيسين الثقيلة سلسلة 1، وهو ما يتسق مع الارقام ..الكشف عن E-1، لين 8 من ورقة ساكستون نشرت في عام 1988 5. الشكل رقم 2 يمثل لطخة غربية (ج) من الكسر كينيسين تنقية باستخدام الأجسام المضادة سلسلة كينيسين الثقيلة. الأجسام المضادة AKINO1-A لا بشكل ملحوظ مع غيرهم من أفراد الأسرة كينيسين 6 عبر رد فعل. لاحظ أنه على الرغم من هذه النتائج في بروتوكول مصدرا جيدا للكينيسين وظيفية، في حين يتم تخصيب الكسر لكينيسين-1، وهناك على الأرجح الملوثات، بما في ذلك kinesins أخرى يحتمل أن تكون والبروتينات السيارات الأخرى. أزلنا مجموعة متنوعة من أصغر الملوثات عن طريق الترشيح. بقدر إزالة المحركات الأخرى التي لا يمكن القيام به من حيث حجم وحده، وتنقية يشبه ما قامت به من قبل الآخرين لدراسة كينيسين 7، ونحن نعتقد أن الغالبية العظمى من السيارات النشط هو كينيسين-1، ولكن تنقية اكثر تطورا تسمح سوف وقد تم إزالة الملوثات محرك المحتملة، مثل كول وآخرون (8) وساكستون وآخرون. 9
تم تقييم processivity من كينيسين من قبل واحد في المختبر فحص جزيء أنيبيب ملزمة، كما هو موضح في مزيد من التفاصيل في كتاب من قبل Scholey بعنوان "الفحص على الحركة لبروتينات موتور" (10). لفترة وجيزة، تم جلب الخرز البوليسترين مع محرك نشط واحد على اتصال مع أنيبيب، في ظل وجود تشبع (1 ملم) للاعبي التنس المحترفين. المحرك تعلق على أنيبيب، وبدأ بالمشي بعيدا عن مركز في فخ الليزر. في تشريد محددة مسبقا من حبة من مركز فخ (100 نانومتر) وتحول تلقائيا قوة شعاع الليزر خارج، والسماح للسيارات بالسير على طول MT تحت أي حمولة. ويعرض الفيلم يبلغ قطرها 500 نانومتر حبة مع كينيسين واحد يمشي طن متري. طول شاشة الفيديو يناظر 20 ميكرون. الشكل (3) يمثل التوزيع المعياري للأطوال التي تديرها واحدة لكامل طول جزيئات كينيسين ذبابة الفاكهة، المنقى وفقا لبروتوكول المقدمة هنا. وexponentiآل صالح للتوزيع يوفر runlength متوسط كينيسين واحد 1.55 ± 0.1 ميكرون و 1.28 ± 0.12 ميكرون للعينة التي تمت تصفيتها وفلتر على التوالي.
الشكل 1 فضة هلام ملون من الكسور النقي: تم تشغيل عينات من كل جزء في مادة هلامية بنسبة 10٪. تم تحميل 10 ميكروغرام من البروتين في كل حارة. لين 1 هي عينة من طاف بسرعة عالية بعد توضيح (الخطوة 2.5)، 2 لين هو عينة من بيليه بعد توضيح، لين 3 هو عينة من طاف بعد الترسيب الأولى مع وسادة السكروز (الخطوة 4.1)، لين 4 وعينة من بيليه بعد الترسيب الأولى، لين 5 هو عينة من طاف بعد الترسيب الثاني (خطوة 4.3)، لين 6 هو عينة من بيليه بعد الترسيب الثاني، لين 7 هو عينة من بيليه من والترسيب النهائي (الخطوة 4.5)، لين 8 هو كينيسين المنقىعينة، لين 9 هو كينيسين تصفيته باستخدام 100 دينار قطع Amicon المتطرف مرشح مل 0،5 الطرد المركزي (ميليبور، الولايات المتحدة الأمريكية). الأسهم الزرقاء تدل على البروتينات التي كانت انخفضت كميات والسهم الأحمر يشير إلى تركيز كينيسين نظرا لخطوة الترشيح الطرد المركزي المستخدمة في هذا البروتوكول.

الشكل 2 نشف منقى شركة المملكة القابضة جزء ضد المضادة للكينيسين الأضداد: تعرض منقى كينيسين عينة لهلام إستشراد ونشف (في غشاء النيتروسليلوز) ضد الأجسام المضادة الأولية AKINO1-A (1:1،000 في TBST) لمدة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة تليها حضانة في حمار المضادة للأرنب الأجسام المضادة (1:10،000 في TBST) لمدة ساعة في درجة حرارة الغرفة. تم استخدام (chemiluminescent) ECL عدة للكشف عن إشارة كينيسين هو مبين أعلاه.

الشكل 3. ذبابة الفاكهة كينيسين طول كامل: (أ) و (ب) Runlength وسرعة عينة كينيسين التي تمت تصفيتها. (ج) و (D). Runlength وسرعة عينة كينيسين فلتر
الشكل 4. فيديو من الحركة كينيسين. اضغط هنا لمشاهدة الفيديو .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
الدماغ البقري هو المادة الأكثر استخداما على نطاق واسع بدءا من 11 إلى تنقية كاملة الطول كينيسين، على الرغم من واستخدمت في الدماغ الفئران وكذلك 12. والعيب الكبير في استخدام الدماغ البقري كمصدر كينيسين هو توافر المواد الطازجة بدءا: المسالخ وعادة ما تكون غير قابلة للوصول، والعقل يجب أن تكون طازجة للغاية من أجل الحصول على كينيسين نشط. علاوة على ذلك، إلا في أدمغة الأبقار الشباب لا تكون فعالة. أخيرا، والتلاعب الوراثي للأبقار في الوقت الراهن ليس خيارا قابلا للتطبيق، ويمكن دراسة ذلك البروتين فقط، من النوع البري.
الفئران هي أكثر يسرا، ولكن حصاد دماغ الفئران مضيعة للوقت صعب بعض الشيء، وكما يمكن أن تتطلب تنقية أكثر من 50 في العقول. كذلك، لا يمكن الحفاظ على مستعمرة الفأر أن تكون باهظة التكاليف.
وعلى النقيض من مصادر الأبقار أو الفئران، الدروسوفيلا لديها عدد من المزايا. أولا، يمكن بسهولة الذباب يمكن زراعتها في المختبر مع الحد الأدنى من رأس المال خارجوضع، وبالتالي يمكن الوصول اليها بسهولة. ذبابة الفاكهة وضع الأجنة وافرة، التي يتم حصادها بسهولة كما هو موضح هنا. لأنه لا يمكن التلاعب بها للجينوم ذبابة الفاكهة، بل ويتم الحصول عليها بسهولة الذباب الطافر كثيرة، يمكن أن تنقية البروتينات على حد سواء من النوع البري ومتحولة، ويرجع ذلك إلى مزيج من التلاعب الجيني وفترة زمنية قصيرة جيل، يمكن أن تكون معزولة أكثر المسوخ. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه، بسبب فقدان كامل للوظيفة كينيسين غير المميتة، ويتم توفير البروتين في الأجنة في الغالب أمومي، ليس من الممكن لتنقية المسوخ كينيسين النقي الذي يعانون من ضعف كبير. ومع ذلك، فمن الممكن لتنقية البروتين من أجنة متخالف (القربى موت / +)، وتوصيف وظيفة من السكان مختلطة، ومن ثم ربط يحتمل مثل هذه التغييرات في وظيفة إلى الظواهر في هذا الحيوان.
تغيير أو ضعف وسائل النقل ويبدو أن تكمن وراء العديد من الأمراض العصبية، ولكن الرابط الآليبين المرض وتغير من وظيفة واحدة جزيء (إما بسبب الطفرات أو بيئة مما يشير الى تغير) غير واضح. ينبغي للفحص تنقية البروتين وضعت هنا أن تكون أداة هامة في تحقيق هذا الفهم، لأنه يمكن استخدامها واحدة جزيء فحوصات لتحديد وظيفة المحركات ". من خلال الجمع بين هذه الدراسات مع توصيف في الجسم الحي من الظواهر، وبمساعدة من النمذجة، وهذا يسمح للتقرير مباشرة للعلاقة بين خصائص واحدة تغيير معين الجزيئي ومرض تنمية / تقدم (كما هو الحال على سبيل المثال، نرى العلاقة بين تغير وظيفة داينين واحدة جزيء و نقل الخلايا العصبية المتضررة، في 13).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
ليس لدينا ما يكشف.
شكر خاص لنجاي وجايسون كريس ديل ريو لما قدموه من دعم ومساعدة في هذا المشروع. وأيد هذا العمل من قبل RO1 منحة GM070676 إلى الإشتراكي.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Agar (Granulated) | Fisher Scientific | 1423-500 | |
| Dextrose (D-Glucose) Anhydrous | Fisher Scientific | D16-3 | |
| Petri Dishes | BD Biosciences | 35 1007 | 60x15mm Style (Polyester) 20/bag |
| Drosophila Culture Vials | UCI | ||
| Tricorn beaker | Econo Lab Inc. | B700-100 | Volume:100ml, size: 58x72mm |
| Yeast | Red Star | 2751 | |
| Nylon Mesh | Genesee Scientific | 57-102 | 120 micron pore size |
| Nylon Mesh | Small Parts, Inc. | 06-350/35 | |
| Pipes | Sigma-Aldrich | 108321-27-3 | |
| Pipes | Sigma-Aldrich | 108321-27-3 | |
| Glycerol | Fisher Scientific | 56-81-5 | |
| EGTA | Sigma-Aldrich | 67-42-5 | |
| MgS04(Anhydrous) | Fisher Scientific | 7487-88-9 | |
| PMSF | Sigma-Aldrich | 329-98-6 | |
| Leupeptin | Sigma-Aldrich | 103476-89-7 | |
| Aprotonin | Sigma-Aldrich | 9087-70-1 | |
| TAME | Sigma-Aldrich | 178403-8 | |
| STI | Calbiochem | 65635 | |
| GTP | Sigma-Aldrich | 36051-31-7 | |
| Taxol | Sigma-Aldrich | 33069-62-4 | |
| ATP analog 5’-adenylyl imidodiphosphate | Sigma-Aldrich | 3605-31-7 | |
| NaCl | Mallinckrodt Baker Inc. | 7647-14-5 | |
| ATP | Sigma-Aldrich | 74804-12-9 | |
| Amicon Ultra Centrifugal Filters: .5 mL, 100kD cut off, 8 pack | EMD Millipore | UFC510008 |