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Artículo de método

In situ TEM de Ensamblajes Biológicos en Líquido

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DOI:

10.3791/50936

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30 de diciembre de 2013

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Resumen

Aquí describimos un procedimiento para obtener imágenes de complejos virales en líquido a resolución nanométrica utilizando un microscopio electrónico de transmisión.

Resumen

Los investigadores utilizan regularmente microscopios electrónicos de transmisión (MEE) para examinar las entidades biológicas y evaluar nuevos materiales. Aquí, describimos una aplicación adicional para estos instrumentos: ver conjuntos virales en un ambiente líquido. Este método emocionante y novedoso de visualizar estructuras biológicas utiliza un soporte de espécimen a base de microfluídicos recientemente desarrollado. Nuestro artículo en video demuestra cómo ensamblar y usar un soporte microfluídico para obtener imágenes de especímenes líquidos dentro de un TEM. En particular, utilizamos partículas de doble capa (DLPs) de rotavirus simios como nuestro sistema modelo. También se describen los pasos para recubrir la superficie de la cámara líquida con biopelículas de afinidad que atar DLPs a la ventana de visualización. Esto nos permite obtener imágenes de ensamblajes de una manera que es adecuada para la determinación de la estructura 3D. Por lo tanto, presentamos una primera visión de partículas subvirales en un ambiente líquido nativo.

Introducción

Un objetivo común de los biólogos e ingenieros es comprender el funcionamiento interno de las máquinas moleculares. Los microscopios electrónicos de transmisión (TEMs) son instrumentos ideales para visualizar estos intrincados detalles a una resolución casi atómica1-2. Con el fin de sostener el sistema de alto vacío de un TEM, las muestras biológicas se incrustan típicamente en películas delgadas de hielo vítreo3,azúcares4,sales de metales pesados5,o alguna combinación de las mismas6. Como resultado, las imágenes de especímenes incrustados pueden revelar sólo instantáneas limitadas de procesos dinámicos.

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Protocolo

1. Preparar dispositivos de captura de afinidad16

  1. Limpie los E-chips de nitruro de silicio incubando en 15 ml de acetona durante 2 min seguidos de 15 ml de metanol durante 2 min(Figura 1A). Deje que las virutas se sequen bajo el flujo de aire laminar.
  2. Incube las virutas secas en una placa de agitación calentada (sin agitar) durante 1,5 horas a 150 °C, luego déjenlas enfriar a temperatura ambiente antes de usarlas.
  3. Utilice jeringas Hamilton para componer mezclas de lípidos en pequeños tubos de vidrio para contener 25% de cloroformo, 55% dlpc (1,2-dilauroil-fosfocolina) en clorof....

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Resultados

Las imágenes representativas de DLPs en líquido utilizando E-chips que fueron descargados por resplandor (Figura 3A) muestran menos DLPs en un área de visualización dada, presumiblemente debido a la difusión, en comparación con los DLPs que se enriquecen en dispositivos affinity capture (Figura 3B). La adición de formiato de uranilo en la cámara de imágenes mejora el contraste de la muestra y, por lo tanto, la visibilidad de los DLPs individuales en solución(Figura 3C,pa.......

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Discusión

En nuestro trabajo presentado, empleamos el acercamiento de la captura de la afinidad a la correa rotavirus DLPs a una plataforma microfluidic. Esto permitió la proyección de imagen in situ de complejos macromoleculares en un microambiente líquido. El enfoque de captura es significativo con respecto a otras técnicas de imagen microfluídicas porque localiza especímenes biológicos a la ventana de imágenes para negar los grandes problemas difusivos que surgen al grabar imágenes en líquido. Sin embar.......

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Divulgaciones

La autora, Madeline J. Dukes, es empleada de Protochips, Inc.

Agradecimientos

Los autores reconocen al Dr. Michael J. Friedlander, Director del Virginia Tech Carilion Research Institute por alentar nuestros esfuerzos de investigación. Este proyecto fue apoyado por fondos de desarrollo para S.M.M y D.F.K. y en parte por la iniciativa Nano-Bio del Instituto de Tecnología Crítica y Ciencia Aplicada de Virginia Tech.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
E-chips, chip espaciadorProtochips, Inc.EPB-52TBD400 μ m x 50 μ m ventana
E-chip, chip superiorProtochips, Inc.EPT-45W400 μ m x 50 μ m ventana
Lípido Ni-NTAAvanti Lípidos Polares790404PForma de polvo
DLPC (12:0) lípidoAvanti Lípidos Polares850335PForma de polvo
Matraces volumétricos Fisher Scientific20-812A; 20-812C1 ml; 5 ml 
Jeringas HamiltonHamilton Co.80300, 804001-10 y mu; l; 1-25 y mu; l
Papel de filtro Whatman #1Whatman1001 090100 piezas, 90 mm
Placas de Petri de vidrioCorning70165-101100 mm x 15 mm
Pipetas Pasteur de vidrioVWR14673-01014673-010
Tubos de cultivo de vidrioVWR47729-5666 mm x 50 mm
AcetonaFisher ScientificA11-11 L
MetanolFisher ScientificA412-11 L
Cloroformo Ciencias de la Microscopía Electrónica12550100 ml 
Su etiqueta Proteína A Abcam, Inc.ab52953
Sistema de agua Milli-QEMD Millipore Corp.Z00QSV001Agua Ultrapura
HEPESFisher ScientificBP310-500500 g
Equipo 
Poseidón In situ portamuestrasProtochips, Inc.  Compatible con
FEI FEI Spirit BioTwin TEMFEI Co.Cámara
CCD Eagle 2k HSFEI Co.10  Muestreo de píxeles en la
estación de bombeo seco Gatan 655 deGatan, Inc.Punta del soporte de la bomba a 10-6  range
PELCO easiGlow, unidad de descarga incandescenteTed Pella, Inc.  Modo de polaridad negativa
Placa de agitación calentada IsotempFisher ScientificHeat a 150 º C durante 1,5 horas
de 10 mg de 120 kV 30,000X

Referencias

  1. Zhou, Z. H. Towards atomic resolution structural determination by single-particle cryo-electron microscopy. Curr. Opin. Struct. Biol. 18, 218-228 (2008).
  2. Wolf, M., Garcea, R. L., Grigorieff, N., Harrison, S. C. Subunit interactions in bovine papillom....

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Reimpresiones y permisos

Erratum


Formal Correction: Erratum: In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid
Posted by JoVE Editors on 10/10/2024. Citeable Link.

This corrects the article 10.3791/50936

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