在这里, 我们提出了一个协议, 以进行定量分析的血浆膜协会的水平荧光标记的外围相关蛋白。该方法是以等离子体膜荧光标记细胞中所观察到的细胞膜和胞质成分的计算分解为基础的。
方法文章
在这里, 我们提出了一个协议, 以进行定量分析的血浆膜协会的水平荧光标记的外围相关蛋白。该方法是以等离子体膜荧光标记细胞中所观察到的细胞膜和胞质成分的计算分解为基础的。
这种方法提供了一个快速的方法, 以确定任何荧光标记的外周相关蛋白的血浆膜分配使用的荧光强度分布在整个等离子膜。所测量的荧光剖面由一个垂直于细胞周围的直线上的膜和细胞质荧光分布模型拟合而成。该模型是建立在参考细胞的荧光强度值, 表达荧光标记标记的细胞质和 FM 4-64 标记的等离子膜。该方法可应用于各种细胞类型和生物体;然而, 只有非相邻细胞的等离子膜才能被评估。这种快速显微技术适用于实验, 在这种情况下, 需要对等离子体膜相关标记进行细微和动态的变化, 并需量化,例如, 在分析蛋白质突变体、抑制剂治疗、和信号转导观察。该方法是在多平台 R 包中实现的, 该软件包与作为用户友好接口的 ImageJ 宏结合在一起。
外周相关的血浆膜蛋白是细胞信号通路的关键组成部分。它们的一个基本作用是它们的瞬态等离子体膜的关联和离解, 这对于细胞膜和细胞质之间的信号传导是重要的。外周相关的等离子膜蛋白可以通过脂质锚 (n-myristoylation、S 酰化或 prenylation) 或脂结合域 (与磷酸肌醇磷酸盐、磷脂酸相互作用) 附着在等离子膜上。等)。
这些蛋白质的等离子体膜结合特性可以在体内进行检查,例如, 当荧光标记的蛋白质被一个部位定向突变的关键氨基酸所修饰, 或者当它被各种抑制剂处理, 影响脂质信号。外周膜蛋白的分布主要有定性评价, 特别是在蛋白质再分布明显的情况下。所提出的方法对蛋白质再分配仅部分的情况是最佳的, 定量评价是必要的。一种常用的方法, 当等离子膜联想估计从共焦激光扫描显微图像作为荧光强度的比率在等离子膜和细胞质1,2, 是简单的, 但不准确。等离子体膜的荧光强度反映了等离子体膜和胞浆信号的叠加, 这是由于特殊荧光显微技术和光学元件所使用的光衍射特性的3。因此, 细胞质信号也包括在膜区。因此, FM 4-64 染色模式不能用作膜信号选择的掩码4。此外, 在 FM 4-64 染色最大的位置对膜信号的简单测量总是系统高估了外围相关的等离子体膜蛋白的真实等离子体膜信号, 因为膜和细胞质化合物。荧光标记的外周相关蛋白的最大观测信号也不与血浆膜标记物 (即FM 4-64 苯乙烯染料) 的最大值共同定位, 而是移向细胞质。另一个限制是基于这样一个事实: FM 4-64 发射峰与绿色荧光蛋白 (如 GFP) 的发射峰相比较宽, 因为光衍射3的波长依赖性。
在这里描述的方法中, 被标记的蛋白质信号由两个经验函数拟合, 分别描述了等离子体膜和细胞质信号的假设分布。该信号分解适用于垂直于源图像中的等离子体膜的线性荧光剖面, 它们是荧光标记蛋白表达的规则、双通道共焦切片。用 FM 4-64 染料标记的细胞。
用于拟合的第一个函数描述了细胞边缘上细胞质信号的衍射。它是从以前获得的荧光剖面得到的测量在细胞表达的细胞质蛋白标记相同的生色与血浆膜外周相关蛋白的兴趣。第二个函数描述一个等离子膜信号的衍射是从4-64 的荧光。这一信号首先被一个高斯函数所逼近, 正被用于一个点源的光衍射的近似建模。其次, 这个模型, 有效的红色 FM 4-64 发射, 是数学上转换为与生色的发射波长相关的形式, 用于标记的外围相关的蛋白质感兴趣的等离子膜。两种功能均按最大强度和平均值分别由 FM 4-64 信号和细胞质蛋白信号的最高值的10% 来规范化。通过这种信号分解 (非线性最小二乘法拟合方法), 可以方便、准确地估计等离子体膜的比值和所检测蛋白质的胞浆含量。由于细胞质体积浓度与等离子体膜表面浓度的比较, 计算分区系数的实际物理维度在千分尺范围内。它定义了从血浆膜到细胞质的距离, 在这种范围内, 相同数量的蛋白质被本地化, 如在相邻区域的等离子膜。此值等效于以前5引入的分区系数K2 。该方法是非常快速的, 只需要单一共焦部分获得使用常规共焦激光扫描显微镜, 它不是计算要求。分析内核已在便携式 R 包中实现, 并编写了一个附加的 ImageJ 宏, 以提供图形用户界面, 以便从直观的对话框中运行分析。该方法的软件和更详细的描述 (以前发布的6) 可以在 http://kfrserver.natur.cuni.cz/lide/vosolsob/Peripheral/中找到。
该方法适用于分离细胞、原生质体和组织, 其中单个细胞的血浆膜明显区分, 表达了经检查的外周相关蛋白的荧光标记结构。必须使用与 FM 4-64 染色兼容的生色。FM 4-64 发出红色荧光;因此, 检测到的蛋白质可以被标记的荧光蛋白与蓝色, 绿色, 或黄色的排放 (如GFP, CFP, YFP)。推荐生物材料的稳定转化, 因为它能够减少人工和更可重现的蛋白质分布观察。检验后的蛋白质具有相对均匀的胞质分布是必要的。蛋白质在内质网或另一种胞内膜室中的定位可以产生人工结果。
此外, 同样的生物材料表达细胞质标记必须用于比较。细胞可以由一个自由的 chomophore (与用于外周蛋白标记,例如, 游离 GFP) 或被标记的蛋白质感兴趣的被取消的膜结合能力改变。膜结合能力可以取消, 例如, 修剪膜结合领域或通过现场定向诱变的关键氨基酸残渣 (例如, myristoylation, s-酰化, 或 prenylation 的地点等)。
对于共焦扫描显微镜, 细胞必须标记的膜标记, 如 FM 4-64 染料。如果 FM 4-64 染色不适合所研究的材料 (由于干扰自发荧光, 差染料渗透等), 等离子膜可以标记, 例如, 由整体等离子膜蛋白标记为适当的 chomophore (mCherry, RFP等)。在细胞内膜隔室 (endomembranes) 中, 标记物的定位至关重要。
如果使用固定的样本和抗体, 可以使用可修复的模拟 FM 4-64FX 或用抗体对合适的靶标贴上等离子膜。在这种情况下, 重要的是要非常仔细地评估结果, 因为固定程序可以导致选择性地丢失蛋白质从细胞质和血浆膜。
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1. 生物材料的制备
2. 共焦激光扫描显微术
3. 所需软件安装
4. 斐济的图像分析
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DREPP10是一种植物特异的外周相关的等离子膜蛋白, 与等离子膜通过 n-myristoylation 和静电相互作用与磷酸肌醇磷酸盐11, 12. DREPP 被描述为植物细胞中钙信号机械的一个组成部分, 也与细胞骨架13,14相互作用。在提出的实验中, 野生型烟草 DREPP2 及其非 myristoylated 突变体 (Gly2 取代的) 是 GFP 标记6 , 并表示在烟草 BY-2 悬浮细胞15 CaMV 35S 助剂16。在3天的年龄 (稀释后3天) 测量了这些蛋白质的血浆膜分区, FM 4-64 标记 (8 µM) 细胞培养
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本文所描述的方法比起基于测量荧光强度5的其他方法, 更准确地估计了外围相关蛋白质的等离子膜分割。该方法的主要改进是考虑了等离子体膜和胞质信号的光衍射和叠加。虽然这些方法的结果与一个简单的方法的结果相关联的基础上的荧光强度在膜位置与平均细胞质信号 (如前6), 这一新方法的主要好处是通过信号分解来确定残留变异性 (无法解释的), 从而可以估计结果的相关性, 特别是在等离子体膜信号低于细胞质信号的地方。所描述的方法对信号噪声也有更强的鲁棒性, 因为蛋白质分割的计算不是只基于一个点。
分析只需要单双通道共焦图像。与酶方法18相比, 基于对较长时间窗口蛋白质扩散动力学的测量, 所描述的方法更适用于动态的体内方法, 当快速图像采集是一个关键的要求 (例如, 信号转导探索, 抑制化验)。该方法适用于快速获取大量足以进行统计评估的数据。
该方法仅限于单膜。目前不支...
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作者没有什么可透露的。
这一项目得到了 NPU、LO1417 (捷克共和国教育部、青年和体育部) 的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| FM 4-64 | ThermoFisher Scientific | T13320 | 质膜染料 |
| 二甲基亚砜 | Sigma-Aldrich | D4540 Sigma | 染料溶剂 |
| 普通设备(显微镜载玻片、移液管、吸头、试管) | 细胞标记和显微镜设备 | ||
| 共聚焦激光扫描显微镜 | |||
| 普通计算机 |
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申请许可An erratum was issued for: Determination of Plasma Membrane Partitioning for Peripherally-associated Proteins. The Affiliations section was updated.
One of the affiliations was updated from:
Department of Experimental Plant Biology, University of Science, Charles University
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Department of Experimental Plant Biology, Faculty of Science, Charles University