Name: Abstimmung der Kontraktilität und des Verformungsmodus aktiver Aktin-basierter Anordnungen in vitro: Von zweidimensionalen aktiven Netzwerken bis hin zu Flüssigkristalltropfen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-11T16:50:00.000+00:00
Duration: 6 min 48 s
Description: Erfahren Sie Methoden zur Herstellung quasi-zweidimensionaler Aktin-Anordnungen für die Untersuchung weicher biologischer Materialien. Dieses Protokoll verbessert die Reproduzierbarkeit und liefert Einblicke in physikalische Mechanismen der Zellorganisation.

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<ol><li>Marchetti, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamics+of+soft+active+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Mod+Phys%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamics of soft active matter.</a> Rev Mod Phys. 85 (3), 1143-1189 (2013).</li>
<li>Needleman, D., Dogic, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+matter+at+the+interface+between+materials+science+and+cell+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mater%22%5BJournal%5D)">Active matter at the interface between materials science and cell biology.</a> Nat Rev Mater. 2 (9), 17048(2017).</li>
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<li>Cáceres, R., Abou-Ghali, M., Plastino, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstituting+the+actin+cytoskeleton+at+or+near+surfaces+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta+Mol+Cell+Res%22%5BJournal%5D)">Reconstituting the actin cytoskeleton at or near surfaces in vitro.</a> Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 1853 (11), 3006-3014 (2015).</li>
<li>Burla, F., Mulla, Y., Vos, B. E., Aufderhorst-Roberts, A., Koenderink, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+mechanical+resilience+to+active+material+properties+in+biopolymer+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Phys%22%5BJournal%5D)">From mechanical resilience to active material properties in biopolymer networks.</a> Nat Rev Phys. 1 (4), 249-263 (2019).</li>
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<li>Keber, F. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topology+and+dynamics+of+active+nematic+vesicles%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Topology and dynamics of active nematic vesicles.</a> Science. 345 (6201), 1135-1139 (2014).</li>
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<li>Blanchoin, L., Boujemaa-Paterski, R., Sykes, C., Plastino, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Actin+dynamics%2C+architecture%2C+and+mechanics+in+cell+motility%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Actin dynamics, architecture, and mechanics in cell motility.</a> Physiol Rev. 94 (1), 235-263 (2014).</li>
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</ol>

<a href="https://app.jove.com/t/6643">This corrects</a> the article <a href="https://dx.doi.org/10.3791/68127">10.3791/68127</a>

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/68127">Tuning the Contractility and Deformation Modes of Active Actin-Based Assemblies In Vitro: From Two-Dimensional Active Networks to Liquid Crystal Drops</a>. The Affiliations&#160;section was&#160;updated.

Erratum: Tuning the Contractility and Deformation Modes of Active Actin-Based Assemblies In Vitro: From Two-Dimensional Active Networks to Liquid Crystal Drops

<table><tbody><tr><td>0,6 mL Mikrozentrifugenröhrchen</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-408-123</td><td></td></tr><tr><td>008-Fluortensid</td><td>RAN Biotechnologies</td><td>00115081361-6525</td><td>Alternative zu vorgemischter Lösung</td></tr><tr><td>008-FluorTensid in HFE7500</td><td>RAN Biotechnologies</td><td>008-FluorTensid-2wtH-50G</td><td>Vorgemischte Lösung</td></tr><tr><td>2-Mercaptoethanol (&beta;-Mercaptoethanol)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>63689</td><td>CAS-Nummer: 60-24-2 Stammlösung: 25 mM in MilliQ-Wasser, gelagert bei 4 Grad; C</td></tr><tr><td>4-(2-Hydroxyethyl)piperazin-1-ethan-sulfonsäure (HEPES)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>H3375</td><td>CAS-Nummer: 7365-45-9</td></tr><tr><td>5 min Epoxy</td><td>Devcon</td><td>14250</td><td></td></tr><tr><td>Actin</td><td>Cytoskeleton, Inc.</td><td>AKL99-A</td><td>>99% reine Kaninchenskelettmuskulatur (alternativ zur Reinigung)</td></tr><tr><td>Aktin (mit Rhodamin markiert)</td><td>Cytoskeleton, Inc.</td><td>AR05-A</td><td>Kaninchen-Skelettmuskel (alternativ zur Reinigung)</td></tr><tr><td>Adenosin 5&prime;-triphosphat (ATP)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A6419</td><td>CAS-Nummer: 34369-07-8 Stammlösung: 25 mM in MilliQ-Wasser, lagern bei -20 &de; C eingefroren aufbewahren, um Hydrolyse zu vermeiden</td></tr><tr><td>Calciumchlorid (CaCl2)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C5670</td><td>CAS-Nummer: 10043-52-4</td></tr><tr><td>Capping Protein (Maus)</td><td></td><td></td><td>Gereinigt von Überexpression in E.coli mit einem HisTag Stammlösung: 20 mM in Capping Protein Puffer bei -80 &de; </td></tr><tr><td>C-Katalase aus Rinderleber</td><td>Sigma Aldrich</td><td>C9322</td><td>CAS-Nummer: 9001-05-2 Stammlösung: 85 ku/ml, aliquotiert mit Glukoseoxidase bei -20 μg lagern; C</td></tr><tr><td>Deckglas</td><td>Fisherbrand</td><td>12544C</td><td>Borosilikat, #1,5, 24 mm x 40 mm Fisherbrand nicht Fisher Finest</td></tr><tr><td>D-(+)-Glucose</td><td>Sigma Aldrich</td><td>G8270</td><td>CAS-Nummer: 50-99-7 Stammlösung: 225 mg/mL in MilliQ Wasser, lagern bei -20 &de; C</td></tr><tr><td>Dithiothreitol (DTT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>3860-OP</td><td>CAS-Nummer: 3483-12-3 Stammlösung: 1 M in MilliQ Wasser, lagern bei -20 μg; C</td></tr><tr><td>Doppelseitiges Klebeband</td><td>3M</td><td>3136</td><td></td></tr><tr><td>Ethylalkohol 200 Proof</td><td>PHARMCO</td><td>111000200</td><td>CAS-Nummer: 64-17-5 200</td></tr><tr><td>Proof Ethylenglykol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N&prime;,N&prime;-tetraessigsäure (EGTA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E3889</td><td>CAS-Nummer: 67-42-5</td></tr><tr><td>Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E9884</td><td>CAS-Nummer: 60-00-4</td></tr><tr><td>Glukoseoxidase</td><td>Sigma Aldrich</td><td>345386</td><td>CAS-Nummer: 9001-37-0 Stammlösung: 135 mg/ml in MilliQ-Wasser, aliquotiert mit Katalase bei -20 & deg lagern; C</td></tr><tr><td>Glycerin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>356352M</td><td>CAS-Nummer: 56-81-5</td></tr><tr><td>Imidazol</td><td>Fisher Bioreagenzien&nbsp;</td><td>BP305-50</td><td>CAS-Nummer: 288-32-4</td></tr><tr><td>Magnesiumchlorid (MgCl2)</td><td>Fisher Bioreagenzien&nbsp;</td><td>BP214</td><td>CAS-Nummer: 7786-30-3, 7791-18-6</td></tr><tr><td>Methylcellulose</td><td>Sigma Aldrich</td><td>M0512</td><td>CAS-Nummer: 9004-67-5 15 Centipoise</td></tr><tr><td>Objektträger Plain</td><td>Electron Microscopy Sciences/Gold Seal</td><td>63710-05</td><td>&nbsp; 3"x1", 1 mm dickes</td></tr><tr><td>MilliQ Wasser</td><td>Millipore</td><td>CUFBI001</td><td>Reinstwasser</td></tr><tr><td>Novec-7500 Engineered Fluid</td><td>3M</td><td>7100134816</td><td>Alternative zu vorgemischter Lösung</td></tr><tr><td>Kaliumchlorid (KCl)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P3911</td><td>CAS-Nummer: 7447-40-7</td></tr><tr><td>Kaliumphosphat (KPO4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P3786</td><td>CAS-Nummer: 7758-11-4</td></tr><tr><td>Kaninchen-Skelettmuskel-Aceton-Pulver</td><td>Pel-Freez Biologicals</td><td>41995-1</td><td>Wird bei der Reinigung von Aktin verwendet (alternativ zum Einkauf) Lagern Sie ca. 30 mM in Aktinpuffer G bei -80 & deg; C</td></tr><tr><td>Natriumazid</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71289</td><td>CAS-Nummer: 26626-22-8</td></tr><tr><td>Tetramethylrhodamin-C6-maleimid</td><td>AnaSpec</td><td>AS-81445</td><td>CAS-Nummer: 174568-68-4 Wird bei der Reinigung von Aktin verwendet (alternativ zum Einkauf) Lagern Sie ca. 30 mM in Aktinpuffer G bei -80 μC. Wird bei der Markierung von Aktin verwendet (alternativ zum Einkauf)</td></tr><tr><td>Tris-Salzsäure (Tris HCl)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>648317</td><td>CAS-Nummer: 1185-53-1</td></tr><tr><td>Ultraschallbad</td><td>Emerson Branson&nbsp;</td><td></td><td></td>CPX2800H</tr></tbody></table>

abstimmung der kontraktilität und des verformungsmodus aktiver aktin-basierter anordnungen in vitro: von zweidimensionalen aktiven netzwerken bis hin zu flüssigkristalltropfen

Tuning the Contractility and Deformation Modes of Active Actin-Based Assemblies In Vitro: From Two-Dimensional Active Networks to Liquid Crystal Drops

Ein breites Spektrum von Aktin-Anordnungen kann in Modellsystemen mit gereinigten Proteinen gebildet werden, indem die in diesen Methoden beschriebene allgemeine Strategie verfolgt wird, bei der Aktin in Gegenwart von akzessorischen Proteinen, die die Assemblierungsarchitektur modifizieren, zu Filamenten polymerisiert wird (Abbildung 1). Wenn Aktin zu Filamenten ohne Vernetzer oder Capping-Protein polymerisiert wird, bildet es verschränkte Filamentnetzwerke (Abbildung 1A...

Abstimmung der Kontraktilität und des Verformungsmodus aktiver Aktin-basierter Anordnungen in vitro: Von zweidimensionalen aktiven Netzwerken bis hin zu Flüssigkristalltropfen

Actin cytoskeleton-based materials are widely investigated as model cellular materials to elucidate physical mechanisms of cell mechanics, such as shape ...

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Wir demonstrieren die Herstellung von Flüssigkristallelastomeren (LCEs) auf Siloxan- und Epoxidbasis und LCE-Nanokompositen. Die LCEs werden in Bezug auf reversible Dehnung, Flüssigkristallordnung und Steifigkeit charakterisiert. Als mögliche Anwendung demonstrieren wir ihre Verwendung als formempfindliche Substrate in einem kundenspezifischen Gerät für aktive Zellkulturen.

Herstellung von Monodomäne Liquid Crystal Elastomere und Liquid Crystal Elastomer Nanokomposite

Hier stellen wir polymere 3D-Mikro-/Nanostrukturen her, in denen sowohl die Form als auch die molekulare Ausrichtung mit Hilfe von direktem Laserschreiben mit Genauigkeit im Nanometerbereich hergestellt werden können. Die lichtinduzierte Verformung verschiedener Arten von flüssigkristallinen Elastomer-Mikrostrukturen kann auf der mikroskopischen Skala gesteuert werden.

Freiform-Lichtaktoren - Herstellung und Steuerung der Betätigung in mikroskopischer Skala

Diese Studie stellt eine Methode zur Herstellung von 3D, biologisch abbaubare, schaumartige Gerüste Zelle basierend auf biokompatible Seitenkettenflüssigkristall Elastomere (LCEs). Die konfokale Mikroskopie Experimente zeigen, dass schaumartige LCEs ermöglichen Zellanheftung, Proliferation und die spontane Ausrichtung der C2C12s Myoblasten.

Synthese von biokompatiblen Liquid Crystal Elastomerschäume als Zellgerüste für 3D Spatial Zellkulturen

Das Ziel des Protokolls ist die Schaffung flüssig kristallinen Polymerfolien, die mechanisch unter kontinuierlicher Lichteinstrahlung schwingen kann. Wir beschreiben ausführlich die Konzeption der freistehende Filme, von der Flüssigkristall-Ausrichtungsmethode, um die Foto-Betätigung. Das experimentelle Protokoll angewendet, um dieses Material zu bereiten ist breit anwendbar.

Vorbereitung der Flüssigkristall-Netzwerke für makroskopische oszillierende Bewegung, die durch Licht induzierten

Dieser Artikel beschreibt den mikrofluidischen Prozess und Parameter zu betätigende Partikel aus flüssigen kristallenen Elastomere vorzubereiten. Dieser Prozess ermöglicht die Vorbereitung der Betätigung Partikel und die Variation der Größe und Form (aus Oblaten zu stark prolate, Kern-Schale und Janus Morphologien) sowie das Ausmaß der Betätigung.

Mikrofluidische Vorbereitung der flüssigen kristallenen Elastomer Aktoren

Wir präsentieren Protokolle für einfache mikrofluidische Aktinfilament-Assays in Kombination mit der Fluoreszenzmikroskopie, die es ermöglichen, einzelne Aktinfilamente in Echtzeit genau zu überwachen und sie nacheinander verschiedenen Proteinlösungen auszusetzen.

Verwendung von Mikrofluidik und Fluoreszenzmikroskopie zur Untersuchung der Montagedynamik von einzelnen Actin-Filamenten und -Bündeln

Dieses Protokoll beschreibt die Bildung von unterstützten Lipiddoppelschichten und die Zugabe von Zytoskelettfilamenten und Motorproteinen, um die Dynamik rekonstituierter, membrangebundener Zytoskelettnetzwerke mittels Fluoreszenzmikroskopie zu untersuchen.

Rekonstitution membrangebundener minimaler Aktinkortices auf gestützten Lipiddoppelschichten

In diesem Manuskript demonstrieren wir die experimentellen Techniken zur Verkapselung des F-Aktin-Zytoskeletts in riesige unilamellare Lipidvesikel (auch Liposomen genannt) und die Methode zur Bildung einer Kortex-bioimitierenden F-Aktin-Schicht am inneren Blättchen der Liposomenmembran.

In vitro Rekonstitution des Aktinzytoskeletts in riesigen unilamellaren Vesikeln

Dieser Artikel stellt Protokolle für die Entwicklung und Charakterisierung abstimmbarer dreidimensionaler Verbundnetzwerke aus co-verschränkten Aktinfilamenten und Mikrotubuli vor. Verbundwerkstoffe unterliegen einer aktiven Umstrukturierung und ballistischen Bewegung, die von Myosin II- und Kinesinmotoren angetrieben wird, und werden durch die relativen Konzentrationen von Aktin, Mikrotubuli, Motorproteinen und passiven Vernetzern abgestimmt.

Rekonstitution und Charakterisierung von Aktin-Mikrotubuli-Verbundwerkstoffen mit abstimmbarer motorgetriebener Dynamik und Mechanik

Hier werden Verfahren zur Herstellung aktiver Nematika aus Mikrotubuli und Kinesinmotoren vorgestellt, einschließlich Proteinpräparation und -aufbau sowie der Verwendung von Vertiefungen für den aktiven nematischen Einschluss.

Formen, Einschließen und Beobachten von Mikrotubuli-basierten aktiven Nematiken

In dieser Arbeit wird ein in vitro Rekonstitutionsansatz verwendet, um die Poroelastizität von Aktomyosingelen unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Die Dynamik des Aktomyosingels und des eingebetteten Lösungsmittels wird quantifiziert, wodurch die Netzwerkporoelastizität nachgewiesen wird. Wir diskutieren auch die experimentellen Herausforderungen, häufige Fallstricke und die Relevanz für die Mechanik des Zellzytoskeletts.

Die Mechanik (poro-)elastischer kontraktiler Actomyosin-Netzwerke als Modellsystem des Zellzytoskeletts

Erfahren Sie Methoden zur Herstellung quasi-zweidimensionaler Aktin-Anordnungen für die Untersuchung weicher biologischer Materialien. Dieses Protokoll verbessert die Reproduzierbarkeit und liefert Einblicke in physikalische Mechanismen der Zellorganisation.

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Abstimmung der Kontraktilität und des Verformungsmodus aktiver Aktin-basierter Anordnungen in vitro: Von zweidimensionalen aktiven Netzwerken bis hin zu Flüssigkristalltropfen

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