1. soluciones y preparaciones
Nota: todas las soluciones y buffers deben ser preparadas en agua destilada doble (dd) H 2 O. Porque varía el estado de hidratación de la sucrosa, la concentración final de todas las soluciones de sacarosa se determinará mediante un refractómetro.
Solución salina tamponada con fosfato
- Prepare sin cationes divalentes (PBS-): 137 mM NaCl, 2,7 mM KCl, 1.5 mM KH 2 PO 4 y 6,5 mM de Na 2 HPO 4. Ajustar el pH a 7.4. Esterilizar en autoclave (1 ciclo a 121 ° C durante 15 min) y almacenar a temperatura ambiente.
- Prepare solución de imidazol de 300 mM: 0,204 g de imidazol en 10 mL de ddH 2 O.Adjust el pH a 7,4 a 4 ° C con HCl. filtro esterilizar utilizando un 0.22 μm filtro de tamaño de poro y almacenar a 4 ° C.
- Prepare homogeneización buffer (HB; preparar aproximadamente 100 mL): sacarosa 250 mM de imidazol de 3 mM. Ajustar el pH a 7,4 a 4 ° C utilizando un medidor de pH. Filtro-esterilizar utilizando un filtro de tamaño de poro de 0,22 μm y almacenar a 4 ° C. complemento la HB antes de usar con un cóctel de inhibidores de la proteasa en concentraciones finales correspondiente a leupeptin 10 mM, 1 mM pepstatin A y 10 ng/mL aprotinina.
- Para los gradientes de flotación de paso, preparar el 62%, 39% y 35% sacarosa soluciones de imidazol de 3 mM, pH 7,4, como se describe a continuación. Precisamente determinar la concentración final de todas las soluciones de sacarosa utilizando un refractómetro de.
- Preparar 100 mL de la solución de sacarosa % 62 imidazol de 3 mM, pH 7,4. Disolver agitando 80,4 g de sacarosa en ddH 2 O pre-calentado a 35 ° C. Agregue 1 mL de solución stock de 300 mM imidazol y llenar hasta 100 mL con ddH 2 O. Ajuste el pH a 7,4 a 4 ° C. filtro esterilizar utilizando un 0,22 μm filtro de tamaño de poro y tienda a 4 ° C.
- Preparar 100 mL de solución 35% sacarosa imidazol de 3 mM, pH 7,4. Disolver agitando 40,6 g de sacarosa en ddH 2 O. Añadir 1 mL de solución stock de 300 mM imidazol y completar a 100 mL con ddH 2 O. ajustar el pH a 7,4 a 4 ° C. filtro esterilizar utilizando un 0.22 μm filtro de tamaño de poro y almacenar a 4 ° C.
- Preparar 50 mL de sacarosa al 39% de imidazol de 3 mM, pH 7,4. Diluir la solución de sacarosa de 62% con la solución de sacarosa de 35%. Almacenar a 4 ° C.
- 3 g del paraformaldehido (PFA) se disuelven por agitación en 100 mL de PBS-pre warmed a 60 ° C mientras que la adición de 1 M NaOH gota a gota, ajustar el pH final de 7.4 con NaOH. Filtro-esterilizar utilizando un filtro de tamaño de poro de 0,22 μm y almacenar a -20 ° C.
PRECAUCIÓN: 3% PFA es un reactivo tóxico.
- Solución madre de preparar 1 M KCl. 3,73 g de KCl se disuelven por agitación en 50 mL de ddH 2 O. filtro esterilizar utilizando un filtro de tamaño de poro de 0,22 μm y almacenar a temperatura ambiente.
- Preparar 50 X concentrado solución madre que contiene 0,625 M Hepes pH 7.0 y 75 mm MgOAc 2 Dec 2 O. alícuota y tienda a -20 ° C.
- Preparar medio de montaje. Mezclar revolviendo 2,4 g de poly(vinyl alcohol) M w ~ 31.000 (PVA) con 6 g de glicerol. Añadir 6 mL de ddH 2 O y dejar durante al menos 2 h a temperatura ambiente. Agregar 12 mL de 0,2 M Tris-Cl (pH 8,5) y calor aproximadamente de 53 ° C con agitación ocasional hasta que se disuelva el PVA.
- Clarificar la solución por centrifugación a 5.000 x g durante 20 min a temperatura ambiente. Recoger el sobrenadante y añadir 2,5% (w/v) 1, 4 - Diazabiciclo-[2.2.2] octano (DABCO) para prevenir el fotoblanqueo durante la detección de fluorescencia. Vortex para cerca de 30 s para disolver. Alícuotas en tubos de plástico de 1,5 mL y conservar a -20 ° C.
2. Cultura de la célula
- cultura HeLa células Dulbecco ' s Modified Eagle suplementado con suero fetal de 10%, 10% no esenciales aminoácidos, 10% L-glutamina y 1% de penicilina-estreptomicina. Mantener a 37 ° C en un incubador de 5% CO 2.
- Transfectar las células 24 h antes del experimento con GFP RAB5 10, utilizando el reactivo de transfección comerciales según el fabricante ' instrucciones s.
- Cuando sea necesario, preparar fracciones endosomal y citosol de las células agotadas de una proteína de interés (es decir, utilizando RNAi o CRISPR/Cas9) o overexpressing forma wildtype o mutante de la proteína de interés.
3. Endosomal fracción preparación
Nota: este protocolo describe la sencilla preparación de fracciones subcelulares que contienen endosomas y otras membranas de luz. Si es necesario, fracciones endosome purificada también pueden ser usado 11. Preparar 2 platos de Petri (10 cm de diámetro exterior; 57 cm 2) de las células confluentes que expresan GFP RAB5 como material de partida. El número total de células de HeLa confluentes en placas 2 Petri corresponde aproximadamente a 2.5 x 10 7 células. Cuando sea necesario, los endosomas también pueden prepararse de las células agotadas de una proteína de interés (es decir, utilizando RNAi o CRISPR/Cas9) o overexpressing forma wildtype o mutante de la proteína de interés, siempre expresando GFP RAB5.
PRECAUCIÓN: todos los pasos del Protocolo de fraccionamiento deben realizarse en hielo.
- Colocar las cajas Petri sobre una placa de metal mojada en un cubo de hielo plano y lavar inmediatamente las células dos veces con 5 mL de PBS helada-.
- Quitar todos los PBS - desde el último lavado y añadir 3 mL de PBS-helada por plato. Células no deben secarse durante la manipulación: si es necesario, coloque el cubo de hielo en una plataforma oscilante para cubrir adecuadamente las células con líquido de.
- Eliminar mecánicamente las células en PBS de los platos de Petri con un policía de goma flexible (es decir, raspador de celular caseros). Raspar las células de los platos primero en un rápido movimiento circular alrededor del exterior del plato, seguido de un movimiento hacia abajo en el centro del plato. Raspe suavemente para obtener " hojas de " de las células adjuntas. Transferir suavemente las células usando una pipeta Pasteur de plástico con una abertura amplia para un tubo de polipropileno de 15 mL cónico en hielo.
- Centrifugar durante 5 min a 175 x g a 4 ° C.
- Suavemente Quite el sobrenadante (SN) y añadir 1-3 mL de HB a la pelotilla. Utilizando una pipeta Pasteur de plástico con una abertura amplia, suavemente pipeta hacia arriba y hacia abajo una vez para resuspender las células.
- Centrífuga para 7-10 min a 1.355 x g y 4 ° C. suavemente Quite el SN.
- Realizar homogeneización celular.
Nota: Las condiciones deben ser suaves para que las membranas del plasma de las células se rompen, pero los endosomas permanecen intactos.
- Agregar un volumen conocido de HB con inhibidores de la proteasa en cada pellet celular (aproximadamente 100 μL por pellets celulares). Usando una micropipeta de 1.000 μl, suavemente pipeta hacia arriba y hacia abajo hasta que las células son suspendidas. No introducir burbujas de aire.
- Preparar una jeringa de tuberculina de 1 mL con una aguja de 22G, previamente enjuagada con HB y libre de aire o burbujas.
- Llene la jeringa con la suspensión de células relativamente lentamente (para evitar la creación de burbujas de aire), coloque la punta biselada de la aguja contra la pared del tubo y expulsar de la suspensión de células rápidamente al corte de las membranas del plasma de las células adjuntas.
- Tomar una pequeña alícuota de homogeneizado (aproximadamente 3 μL) y diluir en 50 μl de HB en un portaobjetos de vidrio. Mezclar y cubrir con un cubreobjetos de vidrio. Inspeccione el homogeneizado bajo un microscopio de contraste de fase, equipado con un 20 X o 40 X objetivo.
Nota: En condiciones óptimas, la mayoría de las células se rompen, pero no son núcleos, que aparecen como gris oscuro y alrededor de estructuras, ( figura 1).
- Repita el paso 3.7.3 y 3.7.4 hasta la mayoría de las células se rompen, generalmente, son necesarias 3-6 golpes arriba y abajo a través de la aguja. Mantener una pequeña alícuota (10-30 μL) de homogeneizado para determinación de proteínas.
- Homogeneizado de centrifugadora durante 7 min a 1.355 x g y 4 ° C.
Nota: después de la centrifugación, el sedimento (definido como el pellet nuclear; NP) contiene los núcleos y el sobrenadante (definido como el sobrenadante postnuclear; PNS) contiene el citosol y los organelos lanzados sobre homogeneización y en suspensión libre.
- Recoger cuidadosamente el PNS. Mantenga pequeñas alícuotas (10-30 μL) de la PNS y NP para determinación de proteínas y deseche el NP.
- Ajustar el PNS a 40.6% sacarosa diluyendo la solución de sacarosa de 62% con PNS usando una relación de 1:1.1 de PNS:62% de sacarosa. Mezclar suavemente pero a fondo, sin crear burbujas de aire. Compruebe la concentración de sacarosa utilizando el refractómetro.
- Colocar el PNS en 40,6% de sacarosa en la parte inferior de un tubo de ultracentrifugación. Recubierto con 2,5 mL de la solución de sacarosa de 35% y la llena el tubo de centrífuga con HB.
Nota: Las soluciones de sacarosa deben ser en capas para que las interfaces son claramente visibles.
- Ultracentrífuga los gradientes por 1 h a ̴165, 000 x g y 4 ° C.
- Retire cuidadosamente la capa blanca de lípidos en la parte superior del gradiente. A continuación, recoger la interfaz que contiene endosomas, entre la HB y el 35% de sacarosa, utilizando una micropipeta de 200 μL con una punta cortada.
Nota: Las fracciones endosomal puede ser utilizadas directamente en el ensayo de polimerización en vitro la actinia o puede ser alícuotas en hielo, flash-congeladas en nitrógeno líquido y almacenados a -80 ° C.
- Determinar la concentración de proteína de las fracciones PNS y endosomal.
Nota: Esta concentración debe ser al menos 100 μg/mL. Aproximadamente 2.5 x 10 células 7 en 2 placas de Petri son necesarios para obtener un PNS con al menos 100 μg/mL (véase la nota anterior).
4. Preparación del citosol
Nota: preparar 2 placas de Petri (10 cm de diámetro; 57 cm 2) de confluentes células HeLa como material de partida. Cuando sea necesario, también pueden prepararse el citosol de las células agotadas de una proteína de interés (es decir, utilizando RNAi o CRISPR/Cas9) o overexpressing un tipo salvaje o una forma mutante de la proteína de interés. En cuanto al Protocolo de fraccionamiento del endosome, todas las medidas deben realizarse en hielo.
- Repita los pasos 3.1-3.8.
- Colocar el PNS en un tubo de centrífuga y ultracentrífuga durante 45 minutos a ̴250, 000 x g y 4 ° C.
- Con cuidado quitar la capa blanca en la parte superior y recoger el SN (fracción citosol) sin perturbar el pellet del microsoma. Mantener una alícuota de la fracción para determinación de proteínas de citosol.
Nota: El citosol puede ser utilizado directamente en el ensayo de polimerización en vitro la actinia o puede ser alícuotas en hielo, flash-congeladas en nitrógeno líquido y almacenados a -80 ° C.
- Determinar la concentración de proteína de cytosol.
Nota: Debe ser por lo menos 3 mg/mL.
5. Análisis medición Endosome-dependiente de la polimerización de la actina In Vitro
Nota: polimerización de la actina Endosome-dependiente se puede realizar mediante dos enfoques alternativos. En primera aproximación, los materiales son mezclados en un tubo de ensayo, fijo y transferidos a un cubreobjetos y analizados. En el segundo enfoque, descrito aquí, el ensayo puede llevarse a cabo directamente en la cámara de proyección de imagen puede fijo y analizado sin perturbación mecánica ( figura 2). En este segundo enfoque, la mezcla de ensayo no se transfiere de un tubo de ensayo a un cubreobjetos y así permanece imperturbable, disminuyendo el peligro de las redes de la F-actina físicamente ser perturbado durante la transferencia. Además, este segundo enfoque es compatible con un time-lapse análisis de la polimerización de la actina F. Cabe señalar que no hay diferencia en el análisis de la polimerización de la actina F se observó con cualquiera de los dos enfoque.
Nota: Uso corte de puntas en el protocolo de.
- En un tubo de ensayo
- suavemente mezcla helada purificada GFP RAB5 endosomas (paso 3) con el citosol (paso 4) en una proporción de 1:10 (la concentración de proteína) en un tubo de ensayo cónico helado de 1,5 mL.
Nota: Un experimento típico se lleva a cabo con aproximadamente 40-50 μl.
- Ajustar la mezcla de reacción fría a concentraciones finales de 125 mM KCl (con la solución madre de KCl de 1 M), 12,5 mM Hepes y 1,5 mM de MgOAc 2 (con el 50 x solución madre). Luego, ajustar la mezcla con inhibidores de la proteasa a concentraciones finales de leupeptin 10 mM y 1 mM pepstatin A 10 ng/mL aprotinina. Mezclar suavemente todos los componentes de.
- Colocar el tubo de ensayo que contiene la mezcla de reacción a 37 ° C, sin agitación e incubar durante el tiempo deseado.
Nota: Por lo general, tardará aproximadamente 3 minutos para detectar la polimerización de la actina en endosomas y 30 min para la formación de una extensa red.
- En el tiempo deseado (es decir, 3 minutos o 30 minutos), detener la reacción colocando el tubo en hielo y añadir 1/10 (vol:vol) de la solución PFA 3% preenfriada.
- Añadir 0.3:10 (vol:vol) de 200 phalloidin unidades/mL (~6.6 μM) conjugado con el tinte rojo-naranja que mancha la actina polimerizada.
- Lugar 12 μL de la mezcla en 12 μL de medio de montaje de PVA en un portaobjetos de vidrio. Poner una tapa de coverslipon de vidrio 18 x 18 mm 2.
- Analizar la muestra con microscopía confocal.
- En la sala de proyección de imagen
- para hacer cámaras de proyección de imagen microscópicas, use plasma durante 1 min para limpiar un cubreobjetos redondo de 18 mm de diámetro y un diámetro de 35 mm redonda de Petri equipado con fondo de vidrio 20 mm (0.16-0.19 mm).
- Incubar las superficies limpiadas con 1% de β-caseína por 20 min minimizar la Unión a proteínas del cristal. Lave dos veces con imidazol de 3 mM.
- Agregar endosome citosol, en el mismo ensayo mezcla como en los pasos 5.1.1 y 5.1.2, al tubo de ensayo preenfriada 1,5 mL y complementar la mezcla de ensayo con 0,1 μg/μL rodamina-actinia.
- Ajustar el índice de refracción final de la mezcla a 1.375 (26,5% de sacarosa) con 39% sacarosa solución.
Nota: Por lo general, se agrega el mismo volumen; sin embargo, esto tiene que ser ajustado empíricamente vuelva a depender de la concentración de sacarosa de la fracción recogida, determinada con un refractómetro ya que la concentración de sacarosa puede cambiar ligeramente de un experimento a experimento.
- Coloque la mezcla en el plato pretratado de 35 mm (paso 5.2.1) y cubrir con el cubreobjetos de 18 mm pretratado (paso 5.2.1).
- Coloque la cámara a 37 ° C, sin agitar.
- Analizar la muestra mediante microscopía confocal de fluorescencia.
6. CA de la imagenquisition y análisis de la red de actina
- adquisición de la imagen
- adquirir las imágenes en un microscopio confocal invertido.
Nota: Ajustes de adquisición de imagen fueron optimizados para un invertido microscopio confocal con un objetivo de aceite de 63 X 1.25 NA. Ajustar la potencia del láser para lograr una buena relación señal a ruido (generalmente alrededor del 50%).
- Cuantificación de la red de actina
- analizar las imágenes fluorescentes. Utilice el software de código abierto CellProfiler (v2.1.1) 12 para medir la cantidad de actina por endosome (se puede utilizar software alternativo).
- En primer lugar, identificar los endosomas como objeto primario utilizando la señal GFP RAB5. Luego, cuantificar la F-actina asociada a endosomas individuales mediante la propagación de la señal de la actina (rojo-naranja tinte conjugado Phalloidin) como un objeto secundario.
- Promedio y normalizar la cantidad de material asociado para cada objeto a la condición control.