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Fluoreszenz Biomembrane Kraft Sonde: Concurrent Quantifizierung von Rezeptor-Ligand-Kinetik und B...
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Bioengineering
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JoVE Journal Bioengineering
Fluorescence Biomembrane Force Probe: Concurrent Quantitation of Receptor-ligand Kinetics and Binding-induced Intracellular Signaling on a Single Cell

Fluoreszenz Biomembrane Kraft Sonde: Concurrent Quantifizierung von Rezeptor-Ligand-Kinetik und Binding-induzierte intrazelluläre Signaling auf Einzelzell

Full Text
13,053 Views
14:09 min
August 4, 2015

DOI: 10.3791/52975-v

Yunfeng Chen*1, Baoyu Liu*2, Lining Ju*3, Jinsung Hong*1, Qinghua Ji4,5, Wei Chen6, Cheng Zhu1

1Woodruff School of Mechanical Engineering, Petit Institute for Bioengineering and Biosciences,Georgia Institute of Technology, 2Coulter Department of Biomedical Engineering,Georgia Institute of Technology, 3Charles Perkins Centre,The University of Sydney, 4Institute of Biophysics, Laboratory of RNA Biology,Chinese Academy of Sciences, 5University of Chinese Academy of Sciences, 6School of Medicine and Collaborative Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases,Zhejiang University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article describes a technique for concurrently measuring receptor-ligand binding kinetics while observing calcium signaling in a single T lymphocyte. The method utilizes biotinylated red blood cells as force transducers and microscale glass beads for functionalization.

Key Study Components

Area of Science

  • Cell biology
  • Immunology
  • Biophysics

Background

  • Understanding receptor-ligand interactions is crucial for immunological research.
  • Calcium signaling plays a key role in T cell activation.
  • Simultaneous measurement techniques enhance data accuracy.
  • Force transduction methods can provide insights into binding kinetics.

Purpose of Study

  • To measure receptor-ligand binding kinetics in real-time.
  • To observe calcium signaling induced by binding events.
  • To develop a method applicable to single-cell analysis.

Methods Used

  • Isolation of biotin and adjustment of osmolarity of human red blood cells.
  • Functionalization of microscale glass beads with ligands.
  • Isolation and incubation of T cells with calcium dye.
  • Preparation of micro pipettes in an experimental chamber.

Main Results

  • Successful measurement of receptor-ligand binding kinetics.
  • Real-time monitoring of intracellular calcium levels.
  • Demonstration of the fluorescence bio membrane force probe technique.
  • Insights into T cell adhesion dynamics.

Conclusions

  • The technique provides a powerful tool for studying single-cell interactions.
  • It enhances understanding of T cell activation mechanisms.
  • Future applications may extend to other cell types and signaling pathways.

Frequently Asked Questions

What is the significance of measuring receptor-ligand binding kinetics?
Measuring these kinetics helps understand the strength and duration of interactions critical for T cell activation.
How does calcium signaling relate to T cell function?
Calcium signaling is essential for various T cell functions, including activation, proliferation, and cytokine production.
What are the advantages of using single-cell techniques?
Single-cell techniques allow for the observation of heterogeneity in cellular responses that bulk measurements may miss.
What role do biotinylated red blood cells play in this method?
They serve as ultra-sensitive force transducers to measure binding interactions with high precision.
Can this method be applied to other cell types?
Yes, while this study focuses on T lymphocytes, the technique can be adapted for other cell types.
What is the importance of using calcium dyes in this experiment?
Calcium dyes enable real-time visualization of intracellular calcium levels, providing insights into signaling dynamics.

Wir beschreiben eine Technik zur gleichzeitigen Messung der kraftregulierten Einzelrezeptor-Liganden-Bindungskinetik und Echtzeit-Bildgebung der Kalzium-Signalübertragung in einem einzelnen T-Lymphozyten.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, gleichzeitig die rezeptorähnliche und -bindung zu messen und die bindungsinduzierte Kalziumsignalgebung an einer einzelnen Zelle zu beobachten. Dies wird erreicht, indem zunächst Biotin isoliert und die Osmolarität der menschlichen roten Blutkörperchen (RBCs) so eingestellt wird, dass sie als hochempfindlicher Kraftaufnehmer verwendet werden. Der zweite Schritt ist die Funktionalisierung von mikroskaligen Glasperlen, die Reinigung, Dilatation und Ligandenbeschichtung umfasst.

Anschließend werden die T-Zellen isoliert und mit dem Kalziumfarbstoff weniger inkubiert, 2:00 Uhr, was die Beobachtung der intrazellulären Kalziumionenkonzentration ermöglicht. Der letzte Schritt ist die Vorbereitung der Mikropipetten in der Experimentierkammer, die speziell für den Versuchsaufbau benötigt werden. Letztendlich wird die Fluoreszenz-Biomembran-Kraftsonde oder BFP-Technik verwendet, um die Adhäsion einer Zelle an einem ligandenbeschichteten Kügelchen zu zeigen, die Bindungskinetik der Rezeptorliganden zu messen und in der Zwischenzeit den intrazellulären Kalziumspiegel zu überwachen.

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Bioengineering Heft 102 Einzelzelle Einzelmolekül Rezeptor-Liganden-Bindung Kinetik Fluoreszenz und Kraftspektroskopie Haftung mechanisch-Transduktion Kalzium

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