نصف بروتوكولا لإعداد الطبقات الدهنية الثنائية المدعومة وتوصيفها باستخدام الفحص المجهري للقوة الذرية والتحليل الطيفي للقوة.
Method Article
نصف بروتوكولا لإعداد الطبقات الدهنية الثنائية المدعومة وتوصيفها باستخدام الفحص المجهري للقوة الذرية والتحليل الطيفي للقوة.
الفحص المجهري للقوة الذرية (AFM) هو تقنية تصوير متعددة الاستخدامات وعالية الدقة تسمح بتصور الأغشية البيولوجية. لديها تكبير كاف لفحص البنية التحتية للأغشية وحتى الجزيئات الفردية. يمكن أن يعمل AFM كمسبار قوة لقياس التفاعلات والخصائص الميكانيكية للأغشية. تستخدم الطبقات الدهنية الثنائية المدعومة تقليديا كنماذج غشائية في دراسات AFM. في هذا البروتوكول ، نوضح كيفية تحضير الطبقات الثنائية المدعومة وتوصيف هيكلها وخصائصها الميكانيكية باستخدام AFM. وتشمل هذه سمك الطبقة الثنائية وقوة الاختراق.
تساعد المعلومات التي يوفرها التصوير AFM والتحليل الطيفي للقوة في تحديد الخصائص الميكانيكية والكيميائية للأغشية. تلعب هذه الخصائص دورا مهما في العمليات الخلوية مثل الحفاظ على إرقاء الخلية من الإجهاد البيئي ، وجمع بروتينات الغشاء معا ، وتثبيت مجمعات البروتين.
قوة الذرية المجهر (AFM) يولد صورة لسطح عن طريق المسح الضوئي عبر منطقة من العينة باستخدام ناتئ مع طرف حاد جدا 1. حركة ناتئ المسابير طوبولوجيا سطح العينة. وقد تم تطبيق AFM على نطاق واسع لجزيئات البيولوجية - بما في ذلك البروتينات والحمض النووي، والأغشية، نظرا لتنوعها في تحليل عينات الثابتة في الهواء أو دولة شبه الأم في السائل 2-5.
وبصرف النظر عن قدرتها التصوير عالية الدقة في نطاق نانومتر، يعمل ناتئ AFM بمثابة ربيع للتحقيق القوات التفاعل (التصاق والتنافر) والخواص الميكانيكية للعينة 5،6. هذا هو المعروف باسم قوة التحليل الطيفي. في هذا الوضع، وتحقيق نهج أول العينة ويمارس قوة على ذلك، ومن ثم تراجع حتى أنه يفقد الاتصال مع العينة (الشكل 1A). تظهر منحنيات ولدت القوة كدالة للمسافة ناتئ لكل من التطبيقصرصور وتراجع. العديد من الخصائص بما في ذلك معامل المرونة لقياس صلابة من المواد، وقوات التصاق يمكن أن تستمد.
طبقات ثنائية الدهون المعتمدة هي الأغشية البيولوجية نموذج الكذب على رأس دعم قوي - عادة الميكا، والزجاج البورسليكات، السيليكا تنصهر فيها، أو المؤكسد السيليكون 7. انهم مستعدون باستخدام تقنيات مختلفة مثل ترسب حويصلة، طريقة انجميور-بلودجيت وتدور طلاء 8،9. وقد استخدم التصوير AFM لمتابعة تشكيل هذه طبقات ثنائية بدعم 10، وتحقيق مختلف الهياكل التي شكلتها أغشية تركيبات مختلفة 11-15.
أداء قوة التحليل الطيفي على النتائج طبقات ثنائية المعتمدة في قمة في منحنى النهج. هذه الذروة تشير إلى القوة اللازمة لاختراق طبقة ثنائية، ويسمى القوة الخارقة. كما يمكن قياس سمك طبقة ثنائية باستخدام منحنى القوة 6. قوة اختراق نموذجية من طبقات ثنائيةتتراوح ما بين 1-50 ن ن 6. هذه الخصائص تعتمد على التعبئة الدهون (المرحلة سائل أو هلام) وهيكل (أسيل طول السلسلة ودرجة التشبع) وتعديلها من قبل غشاء نشط وكلاء 16. وقد شرحت النظرية وراء القطيعة 17 والمعلمات تجريبية أخرى مثل النعومة ناتئ، دائرة نصف قطرها طرف وسرعة نهج تؤثر أيضا على قوة اختراق 15،16،18. وقد استخدمت القوة الطيفي لتحليل خصائص مراحل مختلفة الدهون 11،19، والتغيرات التي تعتمد على تكوين 12،20، فضلا عن آثار الجزيئات الحيوية الأخرى، مثل الببتيدات، على استقرار الغشاء 21.
التوجه شقة من طبقات ثنائية معتمد من المفيد للجمع بين AFM مع وسائل أخرى مثل مأكل سطح الرنين 22 ومضان المجهر 11،19 لتوصيف هيكل وخصائص الأغشية بشكل أفضل.
هذا بروتو فيديو تفصيليوالمقصود العقيد لإعداد طبقات ثنائية الدهون تدعم استغلال ترسب الحويصلة وتحليلها مع AFM وقوة التحليل الطيفي. في حين الحويصلات من مختلف الأحجام يمكن استخدامها لإعداد طبقات ثنائية، ويركز هذا البروتوكول على الحويصلات unilamellar الصغيرة والكبيرة. وتميزت بدعم طبقات ثنائية تلك المرحلة تفصل في أمر السائل (L س) والسائلة المختلين (L د) مراحل 11،15. ويتكون الغشاء من دى oleoyl-فسفاتيديل (DOPC)، سفينغوميالين (SM)، والكولسترول (شول) في 2: 2: 1 النسبة. هذه نماذج تكوين الطوافات الدهنية، والتي من المقترح أن تتصرف كما منابر هامة للاتجار البروتين والفرز، مما يشير الى الخلايا والعمليات الخلوية الأخرى 23،24.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. إعداد المعتمدة الدهن طبقات ثنائية (SLB) 11،12،21
2. قياسات القوة الذرية المجهر 11،12
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
طبقات ثنائية بدعم الدهون تتكون من DOPC: SM: تشول (2: 2: 1) تم تصويره في AFM (الشكل 2 AC). بسبب تركيبة الدهون، لوحظت SM / تشول الغنية L O و DOPC الغنية L د مراحل. يمكن الشخصى ارتفاع من التصوير AFM توفر معلومات هامة عن هيكل الغشاء. من خلال النظر في ملف الارتفاع، ويمكن قياس سمك طبقة ثنائية في وجود عيوب في الغشاء (الشكل 2B)، أو الفرق في الارتفاع بين L س / L د مراحل يمكن تقديمها. بالإضافة إلى ذلك، AFM يسمح لو...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
SLBs تتألف من DOPC: SM: تشول (2: 2: 1) تشكلت على الميكا بعد الامتزاز الحويصلة وتمزق الناجمة عن كلوريد الكالسيوم. هذه التركيبة الدهنية فصل إلى L د وL س مراحل. وأثرى مرحلة L س في سفينغوميالين والكوليسترول وأقل السائل / أكثر لزوجة (الشكل 1A) من د مرحلة L 11. فصل L س من L د المرحلة يظهر هياكل دائرية كما ارتقى فوق المحيطة بها (الشكل 1B، C). منصات هي س مراحل L محاطة ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تعلن الكتاب أنه ليس لديهم المصالح المالية المتنافسة.
وأيد هذا العمل من قبل جمعية ماكس بلانك، والمركز الألماني لأبحاث السرطان، وجامعة توبنغن، وBundesministerium FÜR Bildung اوند Forschung (منح رقم 0312040).
نشكر ادوارد هيرمان لمساعدتنا أتمتة تحليل البيانات منحنى القوة والدكتور جاكوب Suckale للقراءة متأنية لهذه المخطوطة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1،2-dioleoyl-sn< / em>-glycero-3-phosphocholine | Avanti Polar Lipids، Inc. | 850375P | يأتي على شكل مسحوق مجفف بالتجميد في قوارير محكمة الغلق. قم بإذابة كل المسحوق في الكلوروفورم عند الفتح. تخزين كمية إضافية كأغشية دهنية مجففة ، تحت جو خامل ، عند -20 ؛ درجة مئوية. قم بزيارة هنا لمزيد من المعلومات حول التخزين والمناولة. |
| Sphingomyelin (الدماغ ، الخنازير) | Avanti Polar Lipids، Inc. | 860062P | يأتي على شكل مسحوق مجفف بالتجميد في حاويات بلاستيكية كبيرة محكمة الغلق. قم بإذابة ملعقة من مسحوق المسحوق في الكلوروفورم عند الفتح. تخزين كمية إضافية كأغشية دهنية مجففة ، تحت جو خامل ، عند -20 ؛ °C. قم بزيارة هنا لمزيد من المعلومات حول التخزين والمناولة. |
| الكوليسترول | أفانتي القطبية للدهون ، وشركة | 700000P | يأتي كمسحوق مجفف بالتجميد في حاويات بلاستيكية كبيرة محكمة الغلق. قم بإذابة ملعقة من مسحوق المسحوق في الكلوروفورم عند الفتح. تخزين كمية إضافية كأغشية دهنية مجففة ، تحت جو خامل ، عند -20 ؛ °C. قم بزيارة هنا لمزيد من المعلومات حول التخزين والمناولة. |
| كلوريد الصوديوم (كلوريد الصوديوم )، 99.8٪ | Carl Roth GmbH + Co. KG | 9265.1 | |
| كلوريد البوتاسيوم (KCl) ، 88٪ | Sigma | P9541 | |
| هيدروجين فوسفات الصوديوم (Na2< / sub>HPO4< / sub>) ، >99٪ | AppliChem GmbH | A1046 | |
| ثنائي هيدروجين فوسفات البوتاسيوم (KH2< / sub>PO4< / sub>) ، 99٪ | Carl Roth GmbH + Co. KG | 3904.1 | |
| ثنائي هيدرات كلوريد الكالسيوم (CaCl2< / sub>) ، درجة البيولوجيا الجزيئية | AppliChem GmbH | A4689 | |
| HEPES ، درجة البيولوجيا الجزيئية | AppliChem GmbH | A3724 | |
| غطاء زجاجي ، 24 & nbsp ؛ x 60 مم ، 1 ؛ مم سمك | مجموعة دوران | 2355036 | |
| لكمة ومجموعة يموت | العلامة التجارية الدقيقة ، Inc | 40105 | |
| لاصق بصري | Norland Products، Inc. | NOA 88 | مادة لاصقة سائلة تتصلب عند معالجتها تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي الطويل. |
| [header] | |||
| Mica blocks | NSC Mica Exports Ltd. | هذه قطع ميكا لا تقل مساحتها عن 1 بوصة مربعة وسماكة تتراوح من 0.006 بوصة إلى 0.016 بوصة. يتم قطعها إلى حجم معين من قبل الشركة للشحن. يمكن تثقيب أقراص الميكا الصغيرة من كتل الميكا باستخدام مجموعة الثقب والقالب. تعامل دائما مع الميكا بالقفازات أو الملقط. | |
| معدات المختبرات حفار الشحوم | Chemie AG | Glisseal N | |
| Liposome | Extruder Avestin | LiposoFast-Basic | كبديل ، يمكن للمرء أيضا إلقاء نظرة على العروض المقدمة من Northern Lipids، Inc. |
| شريط لاصق | 3M | سكوتش (R) ماجيك (TM) شريط 810 (1 بوصة) | |
| Bath Sonicator | Bandelin Sonorex Digitec | DT-31 | بدون تدفئة ، التردد: 35 كيلو هرتز ، إخراج الذروة بالموجات فوق الصوتية: 160 واط ، HF الطاقة: 40 واط. (ورقة البيانات < / a>) نيتريد |
| السيليكون AFM ناتئ ؛ | Bruker AFM Probes | DNP-10 | يحتوي كل ناتئ على أربع أطراف ونصف قطر طرفها الاسمي هو 20 نانومتر (مع الحد الأقصى المحتمل عند 60 & nbsp ؛ نانومتر). بناء على المواصفات ، نستخدم الطرف D بتردد رنين 18 كيلو هرتز ، وثابت زنبركي اسمي يبلغ 0.06 نيوتن / م. |
| AFM | JPK | JPK Nanowizard II مثبت على Zeiss Axiovert 200 | |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission