2021年7月26日
本方案描述了一种利用驱动蛋白滑动运动与巨大单层脂质囊泡相结合来制备脂质纳米管网络的方法。
本方案可简单地大规模生成脂质纳米管网络,其中单个纳米管表现出与母体囊泡相似的相分离行为。该方法的关键优势在于,我们利用分子马达所做的功,以高度并行且无需人为干预的方式实现脂质纳米管的自组装。建立滑动运动实验时,首先将三组双面胶条粘附在载玻片上,每组间隔五毫米。
轻轻将盖玻片压在胶带上,并向已制备的流动池中加入 30 微升浓度为 1 微摩尔的驱动蛋白溶液。五分钟后,向流动池中加入 30 微升浓度为 10 微克/毫升的微管溶液,同时轻轻将实验室擦拭纸贴在流动通道的另一端,以促进溶液置换。再经过五分钟孵育后,每次用 50 微升室温运动缓冲液洗涤流动池一次,重复洗涤一至三次,随后向流动池中加入 30 微升浓度为 10 微克/毫升的链霉亲和素溶液。
10分钟后,加入30微升10X GUV溶液,在室温下孵育30分钟。然后加入2微升100毫摩尔的AMP-PNP溶液,并用封片剂封闭样品室。将流动室转移至倒置显微镜进行成像,并选择合适的滤光片组。
使用100倍油镜先对盖玻片表面进行调焦,然后采集目标网络的图像。接着在ImageJ中打开图像,点击图像、颜色和复合,以叠加红色和绿色通道,生成复合图像。成像后,打开目标图像,点击分析并设置比例尺,以校准显微镜的比例尺。
输入像素到微米的转换系数,然后点击“确定”。使用多点线工具从母体GUV开始追踪纳米管,并按住 Control 和 M 键测量其长度。图像处理工具会将每次新测量的结果保存在结果窗口中。当所有管状结构均测量完毕后,选择“图像”、“调整”、“阈值”,然后点击“应用”以应用阈值。
然后,在目标管上绘制一个已知长度的矩形。为测量该区域的积分密度,点击“分析”并选择“测量”。为了确定脂质在液体纳米管节点中的分布情况,使用线条工具在感兴趣的节点上画一条线,并分别在绿色和红色通道中测量该节点的强度。在此代表性分析中,如所示构建了液体纳米管网络,以形成液体无序相和有序相,以及相分离的囊泡。
例如,由45%饱和脂质和55%不饱和脂质合成的囊泡会分离成共存的液态无序相和固相。然而,如果加入胆固醇,则可观察到液-液共存现象,形成分离成共存的液态有序相和液态无序相的GUVs。此外,在相分离的混合物中还可观察到节点结构。
最重要的是选择合适的曝光时间和中性密度滤光片组,以便在不发生荧光染料光漂白的情况下观察到脂质纳米管。通过调控脂质纳米管的组成及其相变行为,我们可以利用一个简化的模型系统,开始研究连接细胞之间的隧道纳米管的生物物理学特性。
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本方案利用驱动蛋白的滑动运动,可简便地生成大规模脂质纳米管网络。单个纳米管表现出与母体囊泡相似的相分离行为。
利用滑动驱动蛋白运动实验快速制备多组分脂质纳米管网络,可实现可扩展、可重复的体外模型,用于膜相关运输和脂质生物物理学研究。该方法通过提供可调节且具有生物学相关性的系统,模拟细胞脂质管的复杂性,从而支持早期阶段的科学发现。此技术可提高针对膜靶向治疗研究中机制性研究和项目筛选的预测可靠性。
该方法可融入从早期机制研究到膜相关靶点的临床前模型开发的整个发现流程。