يتم عرض بروتوكول للفحص المجهري لتوسيع الاحتفاظ بالملصقات (LR-ExM). تستخدم LR-ExM مجموعة جديدة من المراسي ثلاثية الوظائف ، والتي توفر كفاءة أفضل في وضع العلامات مقارنة بمجهر التوسع التي تم إدخالها سابقا.
مقالة منهجية
يتم عرض بروتوكول للفحص المجهري لتوسيع الاحتفاظ بالملصقات (LR-ExM). تستخدم LR-ExM مجموعة جديدة من المراسي ثلاثية الوظائف ، والتي توفر كفاءة أفضل في وضع العلامات مقارنة بمجهر التوسع التي تم إدخالها سابقا.
المجهر التوسعي (ExM) هو تقنية تحضير العينات التي يمكن دمجها مع معظم طرق الفحص المجهري الضوئي لزيادة الدقة. بعد تضمين الخلايا أو الأنسجة في هيدروجيل قابل للتضخم ، يمكن توسيع العينات فيزيائيا من ثلاثة إلى ستة عشر ضعفا (البعد الخطي) مقارنة بالحجم الأصلي. لذلك ، يتم زيادة الدقة الفعالة لأي مجهر بواسطة عامل التوسع. أحد القيود الرئيسية على ExM الذي تم إدخاله سابقا هو تقليل التألق بعد البلمرة وإجراء الهضم. وللتغلب على هذا القيد، تم تطوير الفحص المجهري لتوسيع نطاق الاحتفاظ بالملصقات (LR-ExM)، الذي يمنع فقدان الإشارة ويعزز إلى حد كبير كفاءة وضع العلامات باستخدام مجموعة من المراسي ثلاثية الوظائف الجديدة. تسمح هذه التقنية للمرء بتحقيق دقة أعلى عند التحقيق في الهياكل الخلوية أو دون الخلوية على نطاق نانومتري مع الحد الأدنى من فقدان إشارة الفلورسنت. يمكن استخدام LR-ExM ليس فقط لوضع العلامات على التألق المناعي ، ولكن أيضا مع علامات البروتين ذاتية الوسم ، مثل علامات SNAP و CLIP ، وبالتالي تحقيق كفاءة أعلى في وضع العلامات. يقدم هذا العمل الإجراء واستكشاف الأخطاء وإصلاحها لهذا النهج القائم على التلطيخ المناعي ، بالإضافة إلى مناقشة نهج وضع العلامات الذاتية ل LR-ExM كبديل.
تم استخدام المجهر التوسعي (ExM) من قبل الباحثين منذ تقديمه لأول مرة كنهج مناسب لتحقيق تصوير فائق الدقة باستخدام المجاهر التقليدية ، مثل المجاهر فوق الفلورية والمجاهر البؤرية1،2،3،4،5،6،7 . باستخدام ExM ، من الممكن تحقيق دقة جانبية ~ 70 نانومتر حتى مع المجاهر البؤرية العادية. عندما يتم دمج ExM مع التصوير فائق الدقة ، يتم تحسين الدقة بشكل أكبر. على سبيل المثال ، يمكن للمرء تحقيق دقة 30 نانومتر تقريبا باستخدام مجهر الإضاءة المنظم (SIM) ، ودقة 4 نانومتر تقريبا باستخدام مجهر إعادة الإعمار البصري العشوائي (STORM) 1,5.
ومع ذلك ، فإن كفاءة وضع العلامات المنخفضة هي مشكلة حرجة في طرق ExM القياسية. يمكن أن يختلف فقدان التألق بناء على نوع مجموعات الفلورسنت ووقت الهضم. ومع ذلك ، في المتوسط ، تم الإبلاغ عن فقدان أكثر من 50٪ من الفلوروفورات بعد البلمرة وخطوات هضم البروتين في ExM ، مما يضر بجودة التصوير 3,4.
وهكذا، تم تطوير الفحص المجهري لتوسيع نطاق الاحتفاظ بالملصقات (LR-ExM)، والذي يمكنه الاحتفاظ بالملصقات بكفاءة وتقليل فقدان الإشارة1. الابتكار الرئيسي ل LR-ExM هو استخدام مجموعة من المراسي ثلاثية الوظائف بدلا من مجرد استخدام أصباغ الفلورسنت - كما هو الحال في إجراء ExM القياسي - لتلطيخ البروتينات ذات الأهمية. تتكون هذه الروابط ثلاثية الوظائف من ثلاثة أجزاء: (1) الموصل (على سبيل المثال ، N-hydroxysuccinimide (NHS)) للاتصال بالجسم المضاد ، (2) المرساة (على سبيل المثال ، ميثاكريلاميد (MA)) لتثبيت البروتينات على البوليمر ، و (3) المراسل (على سبيل المثال ، البيوتين أو الديجوكسيجينين (DIG)) للاقتران بصبغة عضوية. تنجو المراسي ثلاثية الوظائف من خطوات البلمرة وهضم البروتين ، وبالتالي تمنع فقدان الفلوروفور.
علاوة على ذلك ، تحمل هذه الطريقة إمكانات كبيرة لأنها متوافقة مع العلامات الأنزيمية ذاتية التصنيف مثل SNAP أو CLIP. نهج العلامة الأنزيمية لها بعض الفوائد على نهج تلطيخ المناعة فيما يتعلق بالخصوصية العالية وكفاءة وضع العلامات8،9،10.
في هذه المخطوطة، يظهر إجراء مفصل ل LR-ExM. LR-ExM هي طريقة فعالة ومرنة للغاية لتحقيق دقة مكانية عالية مع تحسين كفاءة وضع العلامات.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. زراعة الخلايا
2. التثبيت والنفاذية
ملاحظة: تعتمد ظروف التثبيت والنفاذية على بروتوكولات التلطيخ المناعي المحسنة. فيما يلي بروتوكول التثبيت والتخلل للنبيبات الدقيقة المناعية المشتركة والحفر المطلية بالكلاثرين (CCPs).
3. الستربتافيدين الذاتية المنشأ ومنع البيوتين
4. تلطيخ الأجسام المضادة الأولية
5. LR-ExM محددة تلطيخ الأجسام المضادة الثانوية
6. إرساء إضافي
7. الهلام
ملاحظة: يتم تحديد سرعة التمدد من خلال وقت انتشار الملح والماء خارج أو في الجل. وبالتالي ، فإن صب المواد الهلامية الرقيقة يسرع وقت التوسع.
8. الهضم
9. تلطيخ التألق بعد الهضم
10. التوسع
11. التصوير
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الحفر المطلية بالكلاثرين (CCPs) ملطخة بالمناعة باستخدام مراسي ثلاثية الوظائف (الشكل 1B) ويتم تنفيذ LR-ExM كما هو موضح في الشكل 1A. وتبين LR-ExM (الشكل 2C,E) كثافة تألق أعلى بكثير مقارنة بالفحص المجهري لتوسع الاحتفاظ بالبروتين (proExM، الشكل 2A) أو البيوتين-ExM (الشكل 2B)؛ كانت إشارة LR-ExM أعلى بنحو ست مرات من proExM (الشكل 2D)...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الابتكار الرئيسي ل LR-ExM هو استخدام المراسي ثلاثية الوظائف لتسمية البروتينات المستهدفة بفعالية وتحسين جودة الصورة. هذه الطريقة محدودة بالمراسي ثلاثية الوظائف ، والتي ليست متاحة بسهولة للباحثين. ومع ذلك ، يمكن مشاركة المراسي ثلاثية الوظائف مع باحثين آخرين عند الطلب ، وتتوفر الآن منتجات مماثلة مثل تحقيقات ExM من Chrometa تجاريا أيضا.
في هذا البروتوكول ، تم إجراء حضانة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة لخطوات تلطيخ الأجسام المضادة الأولية والثانوية. ومع ذلك ، يمكن إجراء هذه الخطوات بدلا من ذلك بين عشي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن صاحبا البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة (R00 GM126136 to X.S.) والمؤسسة الوطنية الأمريكية للعلوم (DMS1763272 to S.P.) ومؤسسة سيمونز (594598 إلى S.P).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أكريلاميد | سيجما | A9099 | جل ExM |
| AffiniPure Donkey Anti-Rabbit IgG | Jackson ImmunoResearch | H + L ، 711 & ndash ؛ 005-152 | الأجسام المضادة |
| AffiniPure Donkey Anti-Rat IgG | Jackson ImmunoResearch | H + L ، 712 & ndash ؛ 005-153 | الأجسام المضادة |
| Alexa Fluor 488-Streptavidin | Jackson ImmunoResearch | 016-540-084 | مجسات الفلورسنت |
| Alexa Fluor 594 Streptavidin | Jackson ImmunoResearch | 016-580-084 | مجسات الفلورسنت |
| Alexa Fluor 647 Streptavidin | Jackson ImmunoResearch | 016-600-084 | مجسات الفلورسنت |
| بيرسولفات الأمونيوم | سيجما | A3678 | جل ExM |
| المضاد H3K4me3 | Abcam | ab8580 | الأجسام المضادة |
| المضادة ل H3K9me3 | Abcam | ab176916 | الأجسام المضادة |
| DAPI dilacetate | Thermofisher Scientific | D3571 | مجسات الفلورسنت |
| DyLight 488 Labeled Anti-Digoxigenin / Digoxin (DIG) | Vector Laboratories | DI-7488 | مجسات الفلورسنت |
| DyLight 594 Labeled Anti-Digoxigenin / Digoxin (DIG) | Vector Laboratories | DI-7594 | مجسات الفلورسنت |
| EGTA | EMD Millipore Corp. | 324626-25GM | التثبيت عازلة |
| حمض الإيثيلين ديامين تترا أسيتيك ؛ | سيجما | EDTA | عازلة الهضم |
| Glutaraldehyde 10٪ EM درجة | علوم المجهر الإلكتروني | 50-262-13 | Anchoring |
| Grace Bio-Labs Cultureغطاء جيد قابل للإزالة | Grace Bio-Labs | GBL112358-8EA | غرفة ثقافة الخلية |
| Grace Bio-Labs Cultureأداة إزالة WellWell | Grace Bio-Labs | GBL103259 | أداة إزالة |
| Guanidine HCl | سيجما | G3272 | عازلة الهضم |
| كلوريد المغنيسيوم | Sigma | M8266-1KG | التثبيت العازلة |
| McCoy's 5a | ATCC | 30 & ndash ؛ 2007 | ثقافة Celll متوسطة |
| حمض الميثاكريليك N-hydroxysuccinimide ester ، 98٪ ؛ (MA-NHS) | سيجما | 730300-1G | تثبيت |
| الفأر أحادي النسيلة المضاد ل Nup153 الجسم المضاد | Abcam | ab24700 | الأجسام المضادة |
| N ، N & prime ؛ ميثيلين بيساكريلاميد ; | سيجما | M7279 | جل ExM |
| N ، N ، N & prime ؛ ، N & prime ؛ رباعي ميثيل إيثيلين ديامين (TEMED) | سيجما | T7024 | جل ExM |
| 16٪ محاليل مائية بارافورمالدهايد | علوم المجهر الإلكتروني | 50-980-487 | عازلة التثبيت |
| Sigma | P6757-25G | عازلة التثبيت | |
| Poly-L-Lysine | Sigma | P8920-100ML | طلاء الغرفة |
| Proteinase K & nbsp ؛ | Sigma-Aldrich | P4850-5ML | عازلة الهضم |
| أرنب مضاد للكلاثرين الجسم المضاد ثقيل السلسلة | Abcam | ab21679 | الأجسام المضادة |
| للفئران المضادة & ndash ؛ &alpha ؛ - الأجسام المضادة توبولين ، التيروزين ، استنساخ YL1 / 2 | Millipore Sigma | MAB1864-I | الأجسام المضادة |
| الصوديوم أكريلات ؛ | Sigma | 408220 | ExM جل |
| ستربتافيدين / طقم حجب البيوتين | مختبرات ناقلات | SP-2002 | حجب العازلة |
| Tris-HCl & nbsp ؛ | لايف تكنولوجيز | AM9855 | عازلة الهضم |
| U2OS | ATCC | HTB-96 | خط الخلية |
| 6 ألواح سفلية زجاجية | جيدا لوحة تصوير Cellvis | P06-1.5H-N |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن