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Proteínas de membrana plasmática periférica asociada son los componentes principales de vías de señalización celular. Uno de sus papeles fundamentales es su membrana plasmática transitoria asociación y disociación, que es importante para la transducción de la señal entre la membrana plasmática y citoplasma. Proteínas de membrana plasmática periférica asociada pueden fijarse en la membrana plasmática por anclajes de lípidos (N-myristoylation S-acilación y Prenilación) o dominios de unión a lípidos (interactuando con fosfatos de fosfatidilinositol, ácido fosfatídico, etc.).
Vinculante de membrana plasmática de estas proteínas puede ser examinado en vivo, por ejemplo, cuando una proteína fluorescente etiquetado es modificada por una mutagénesis sitio-dirigida de los aminoácidos claves, o cuando se trata con diferentes inhibidores que afectan a lipídica de señalización. La distribución de las proteínas periféricas de membrana plasmática es principalmente evaluando cualitativamente, especialmente en los casos, cuando la redistribución de proteína es obvia. El método presentado es óptimo para las situaciones cuando redistribución de proteína sólo es parcial y evaluación cuantitativa es necesario. Un enfoque frecuente de cuando la Asociación de la membrana plasmática se estima de confocal laser escaneo imágenes de microscopia como una relación de intensidades de fluorescencia en la membrana plasmática y el citoplasma1,2, es sencilla, pero no exacto. Intensidades de fluorescencia en la membrana plasmática reflejan una superposición de la señal de membrana plasmática y el citoplasma debido a la característica de la luz difracción para la técnica de microscopía de fluorescencia particular y elementos ópticos3. En consecuencia, la señal citoplasmática está incluida también en la región de la membrana. Por esta razón, patrón de coloración de FM 4-64 no puede utilizarse como una máscara para una membrana señal selección4. Por otra parte, simples mediciones de señal de la membrana en la posición definida por el FM 4-64 coloración máximo siempre sistemáticamente sobrestiman la señal real de membrana plasmática de la proteína de la membrana plasmática periférica asociada debido a la superposición de la membrana y citoplasmático compuesto. El máximo observados señales de fluorescencia etiquetada periférica asociada a proteínas también co no localizar con la máxima del marcador de membrana del plasma (es decir, FM 4-64 styryl tinte), pero se cambia de puesto hacia el citoplasma. Otra limitación es que el pico de emisión de 4-64 es más amplia en comparación con los picos de emisión para las proteínas fluorescentes verdes como GFP debido a la dependencia de longitud de onda de la luz difracción3.
En el método descrito aquí, la señal de la proteína etiquetado está equipada por dos funciones empíricas que describen una distribución hipotética de la membrana plasmática y citoplasma, respectivamente. Esta descomposición de la señal se aplica a perfiles de fluorescencia lineal que se aplican a la superficie de la célula perpendicular a la membrana del plasma en imágenes de la fuente, que son secciones confocales regulares, dos canales de expresión de la proteína fluorescente etiquetado células etiquetadas con tinte de FM 4-64.
La primera función que se utiliza para el montaje describe una difracción de una señal de citoplasma en el borde de la célula. Se obtiene de perfiles previamente adquiridos de la fluorescencia que se midieron en las células que expresan un marcador de proteína del citoplasma etiquetado por el mismo cromóforo como la membrana plasmática periférica proteína de interés. La segunda función que describa una difracción de una señal de la membrana plasmática se deriva de la fluorescencia de FM 4-64. Esta señal se aproxima en primer lugar por una función Gaussiana que se utiliza para un modelado aproximado de difracción de la luz de una fuente puntual. En segundo lugar, este modelo, válido para la emisión de FM 4-64 rojo, se transforma matemáticamente en la forma que sea relevante para una longitud de onda de emisión del cromóforo utilizado para el marcado de proteínas asociadas periférica de interés en la membrana plasmática. Ambas funciones se normalizan por la intensidad máxima y la media de un 10% de los valores más altos para la señal de FM 4-64 y la señal de la proteína citoplásmica, respectivamente. De esta descomposición de la señal (método no lineal de ajuste cuadrados menos), la relación de la membrana plasmática y la fracción del citoplasma de la proteína examinada se pueden estimar fácilmente y con precisión. La dimensión física real del coeficiente de partición computada está en la gama del micrómetro, porque concentración volumen citoplásmico se compara con la concentración superficial en la membrana plasmática. Define la distancia entre la membrana plasmática y el citoplasma, dentro de los cuales la misma cantidad de proteínas se localiza en el área adyacente de la membrana plasmática. Este valor es equivalente a repartir coeficiente K2 introducido anteriormente5. El método es muy rápido, requiriendo solos secciones confocales adquiridas mediante rutina láser confocal de barrido microscopio, y no es exigente computacionalmente. El núcleo de análisis ha sido implementado en un paquete portátil de R y una macro ImageJ adicional fue escrita para proporcionar la interfaz gráfica de usuario para ejecutar el análisis de los cuadros de diálogo intuitivos. Software y descripción más detallada del método (publicado anteriormente6) puede encontrarse en http://kfrserver.natur.cuni.cz/lide/vosolsob/Peripheral/.
El método es adecuado para células aisladas, protoplastos y tejidos, donde la membrana plasmática de las células individuales es claramente distinguible, expresando una construcción con etiqueta fluorescente de examinado proteína periférica asociada. Un cromóforo compatible con FM 4-64 la coloración debe ser utilizado. FM 4-64 emite fluorescencia roja; por lo tanto, proteína examinada puede ser etiquetada por una proteína de la fluorescencia con emisión azul, verde o amarillo (p. ej., GFP, PPC, YFP). Transformación estable de material biológico es recomendable porque permite observaciones menos artificiales y más reproducibles de la distribución de la proteína. Es necesario que la proteína examinada tiene una distribución relativamente homogénea citoplásmica. La localización de una proteína en el retículo endoplásmico o en otro compartimiento intracelular de la membrana puede producir resultados artificiales.
Además, debe utilizarse el mismo material biológico expresan un marcador citoplásmico para la comparación. Las células pueden ser transformadas por un chomophore libre (la misma utilizada para la proteína periférica etiquetado, por ejemplo, GFP gratis) o etiquetada proteína de interés con capacidad de unión de membrana suprimido. Capacidad de unión de membrana puede ser suprimido, por ejemplo, recortando el dominio de unión a membrana o por mutagénesis dirigida de residuos de aminoácido clave (por ejemplo, sitios de N-myristoylation, S-acilación, o Prenilación, etc.).
Para microscopía confocal, las células deben etiquetarse con un marcador de membrana como tinte de FM 4-64. Si FM 4-64 la coloración no es adecuado para el material estudiado (debido a la interferencia autofluorescencia, penetración de tinte pobre, etc.), la membrana plasmática pueden ser etiquetada, por ejemplo, por proteína integral de membrana plasmática con la etiqueta a una correspondiente chomophore ( mCherry, RFP, etc.). Es esencial que el marcador tiene localización insignificante en los compartimentos de membrana intracelular (endomembranas).
Si trabaja con los anticuerpos y las muestras fijas, puede utilizarse fijable analógica FM 4-64FX o membrana plasmática etiquetado por el anticuerpo contra un objetivo apropiado. En este caso, es esencial para evaluar los resultados con mucho cuidado porque procedimientos de fijación pueden conducir a la pérdida selectiva de proteínas desde el citoplasma y la membrana plasmática.