1. Purification des protéines
- Lyse cellulaire et extraction de protéines
- Préparez un tampon d’extraction 1,5x sur la base du tableau 1. Filtrer et conserver à 4 °C.
- Commencez à décongeler les granules de cellules sur de la glace. Pendant que les pastilles décongèlent, complétez 100 ml de tampon d’extraction avec 1,2 mM de dithiothréitol (DTT), 5 μg/mL de leupeptine, 0,5 μM de fluorure de phénylméthylsulfonyle (PMSF) et deux comprimés inhibiteurs de protéase. Restez sur la glace.
- Une fois la pastille décongelée, ajoutez 1 mL de tampon d’extraction supplémenté par 10 mL de culture cellulaire. Par exemple, si les granules cellulaires ont été formées à partir de 500 ml de culture cellulaire, ajoutez 50 ml de tampon d’extraction supplémentaire à la pastille.
- Sonicez les pastilles de cellules tout en les gardant sur de la glace. Pour chaque pastille, utilisez les conditions suivantes : 5 s ON, 5 s OFF, durée de 5 min, puissance 4-5.
- Recueillir tout le lysat homogénéisé dans un bécher et ajouter de l’ATP (solution mère à 0,1 M ; pH 7,0) de sorte que la concentration finale d’ATP soit de 1 mM. Remuez pendant 15 min dans une chambre froide. L’ATP dissocie la myosine active de l’actine, ce qui permet de la séparer lors de l’étape de centrifugation suivante. Il est donc essentiel de passer immédiatement à l’étape suivante afin de minimiser la possibilité d’épuisement de l’ATP et de reliaison à l’actine.
- Centrifuger les lysats à 48 000 x g pendant 1 h à 4 °C. Pendant ce temps, commencez à laver 1 à 5 ml d'une suspension à 50 % de résine d'affinité Anti-FLAG (pour une pastille formée de 1 L de cellules) avec 100 ml de solution saline tamponnée au phosphate (PBS), selon les instructions du fabricant. Par exemple, pour 5 ml de résine, laver 10 ml d’une suspension à 50 %. Lors de la dernière étape de lavage, remettez la résine en suspension avec 1 à 5 ml de PBS avec un volume suffisant pour créer une suspension de 50 %.
- Après la centrifugation au lysat, mélanger le surnageant avec la boue de résine lavée et basculer doucement dans la chambre froide pendant 1 à 4 h. En attendant, faites les tampons décrits au tableau 1 et gardez-les sur de la glace.
- Préparation de purification par affinité FLAG
- Centrifuger la solution à l’étape 1.7 à 500 x g pendant 5 min à 4 °C. La résine sera tassée au fond du tube. Sans perturber la résine, retirez le surnageant.
- Remettre la résine en suspension dans 50 mL de tampon A comme indiqué au tableau 1 et centrifuger à 500 x g pendant 5 min à 4 °C. Sans perturber la résine, retirez le surnageant.
- Remettez la résine en suspension dans 50 mL de tampon B comme indiqué dans le tableau 1 et centrifugez-la à 500 x g pendant 5 min à 4 °C. Répétez cette étape une fois de plus et remettez la résine en suspension dans 20 mL de tampon B. Ensuite, mélangez soigneusement la résine et le tampon en retournant doucement le tube à la main environ 10 fois.
- élution et concentration des protéines
- Préparez 30 ml de tampon d’élution comme décrit dans le tableau 1 et laissez-le refroidir sur de la glace.
- Installez la colonne d’élution dans une chambre froide. Versez doucement la boue de résine dans la colonne. Lavez la colonne avec 1 à 2 volumes de colonne de tampon B pendant que la résine s’accumule sur le fond, en veillant à ce que la résine ne se dessèche pas.
- Faites couler 1 mL du tampon d’élution à travers la résine et recueillez l’écoulement dans un tube de 1,5 mL. Répéter l’opération de manière à recueillir 12 fractions de 1 mL.
- À ce stade, effectuez un test de Bradford grossier sur les fractions pour déterminer qualitativement quelles fractions sont les plus concentrées. Sur une rangée d’une plaque à 96 puits, pipette 60 μL 1x réactif Bradford. Au fur et à mesure que les fractions sont recueillies, mélangez 20 μL de chaque fraction par puits. Une coloration bleu plus foncé indique les fractions les plus concentrées.
- Dans un tube de 50 ml, prélevez la protéine restante en pipetant doucement le tampon d’élution restant à travers la colonne, afin de libérer toute myosine restante liée à la résine dans le flux de la colonne. Cette transmission sera concentrée à l’étape suivante. Assurez-vous que la résine est ensuite régénérée pour être réutilisée et stockée conformément aux instructions du fabricant.
- Regrouper les trois fractions les plus concentrées et concentrer davantage le flux continu dans le tube de 50 mL ainsi que les fractions restantes de 1 mL à l’aide d’un tube de concentration de 100 000 MWCO. Charger l’échantillon groupé dans le tube de concentration et centrifuger à 750 x g pendant 15 min à 4 °C et répéter l’opération jusqu’à ce que toutes les protéines éluées aient été concentrées à un volume final d’environ 0,5 à 1 mL.
note: Cette taille de pore permet de retenir les molécules de myosine, qui ont des masses plusieurs fois supérieures à la limite de poids moléculaire. Les chaînes légères restent étroitement liées aux domaines moteurs pendant cette période de concentration, comme vérifié en effectuant une électrophorèse sur gel SDS-PAGE sur le produit final.
- Dialyse et surgélation
- Préparez 2 L de tampon de dialyse, comme décrit dans le tableau 1. Chargez l’échantillon dans un sac ou une chambre de dialyse et dialysez la nuit dans la chambre froide.
note: Dans le cas de M5a-HMM, après la dialyse d’une nuit, la protéine sera suffisamment pure pour être utilisée dans des tests ultérieurs. D’autres étapes de purification telles que la filtration sur gel ou la chromatographie d’échange ionique peuvent être effectuées, si nécessaire.
- Récupération de la myosine après dialyse
- Pour M5a-HMM, prélevez soigneusement l’échantillon entier de la chambre de dialyse et centrifugez-le à 4 °C pendant 15 min à 49 000 x g au cas où des agrégats indésirables seraient présents. Prenez le surnageant.
- Détermination de la concentration et surgélation
- Pour déterminer la concentration du produit, mesurez l’absorbance à l’aide d’un spectrophotomètre aux longueurs d’onde 260, 280, 290 et 320 nm. Calculez la concentration en mg/mL (cmg/mL) à l’aide de l’équation 1, où A280 représente l’absorption à 280 nm et A320 représente l’absorption à 320 nm. La concentration résultante en mg/mL peut être convertie en μM de molécules de myosine à l’aide de l’équation 2, où M est le poids moléculaire de la protéine entière (y compris les chaînes lourdes, les chaînes légères, les fluorophores et toutes les balises).
cmg/mL = (A280 - A320) / ε (1)
μM molécules = 1000cmg/mL/M (2)
note: Si une dilution est nécessaire, elle doit être effectuée dans un tampon à haute force ionique. Le coefficient d’extinction (ε) peut être déterminé en important la séquence d’acides aminés de la protéine dans un programme tel qu’ExPASy. Le rendement typique du M5a-HMM est d’environ 0,5 à 1 mL de protéines de 1 à 5 mg/mL. Le coefficient d’extinction du M5a-HMM utilisé dans cet article était de 0,671.
- Conservez la myosine purifiée de l’une des deux manières. Aliquote entre 10 et 20 μL dans un tube à paroi mince, tel qu’un tube de réaction en chaîne de polymérisation, et déposez le tube dans un récipient d’azote liquide pour la congélation instantanée. Alternativement, pipetez directement entre 20 et 25 μL de myosine dans de l’azote liquide et stockez les billes de protéines congelées dans des tubes cryogéniques stériles. Dans les deux cas, les tubes résultants peuvent être stockés dans de l’azote liquide à -80 °C pour une utilisation future.
note: Étant donné que le dosage de la motilité décrit ci-dessous nécessite de très petites quantités de protéines, le stockage dans de petites aliquotes, tel que décrit, est économique.
2. Dosage TIRF à molécule unique
- Préparation de la lamelle
- Divisez la poudre mère en aliquotes de 10 mg (dans des tubes de 1,5 ml) de méthoxy-Peg-silane (mPEG) et 10 mg d’aliquotes de biotine-Peg-silane (bPEG). Conserver à -20 °C dans un récipient hermétique et à l’abri de l’humidité et utiliser dans les 6 mois.
- Chargez huit lamelles carrées de 22 mm d’épaisseur n° 1,5H (haute précision) sur une grille et lavez-les avec 2 à 5 ml d’éthanol à 200 degrés suivis de 2 à 5 ml d’eau distillée. Répétez cette étape de lavage en terminant par de l’eau. Ensuite, séchez complètement les lamelles à l’aide d’une conduite d’air ou de N2 et nettoyez au plasma avec de l’argon pendant 3 min.
- Placez les lamelles propres sur du papier filtre (90 mm) dans une boîte de culture tissulaire (100 x 20 mm) et incubez dans un four à 70 °C en effectuant les étapes suivantes.
REMARQUE : Le nettoyage au plasma peut être remplacé par d’autres méthodes de nettoyage chimique.
- Préparez une solution d’éthanol à 80 % avec du dH2O et ajustez le pH à 2,0 à l’aide de HCl. Ajoutez 1 mL à une aliquote de 10 mg de mPEG et 1 mL à une aliquote de 10 mg de bPEG. Vortex à dissoudre, ce qui ne devrait pas prendre plus de 30 s.
- Prélever 100 μL de la solution bPEG et ajouter 900 μL d’éthanol à 80 % (pH 2,0). Cette solution est de 1 mg/mL de bPEG. Ensuite, faites une solution des deux PEG comme suit, en mélangeant soigneusement.
- 200 μL de mPEG à 10 mg/mL (concentration finale : 2 mg/mL).
- 10 μL du bPEG de 1 mg/mL (concentration finale : 10 μg/mL).
- 790 μL de la solution d’éthanol à 80 % (pH 2,0).
- Sortez les lamelles du four. Versez soigneusement 100 μL de la solution PEG au centre de chaque lamelle, en veillant à ce que seule la surface supérieure soit humide. Ensuite, remettez les lamelles dans le four et incubez pendant 20 à 30 min.
- Lorsque les lamelles commencent à prendre un aspect troué, avec de petits cercles apparents sur la surface, retirez-les du four.
- Lavez chaque lamelle avec de l’éthanol à 100 %, séchez-la avec une conduite d’air et remettez-la au four. Incuber uniquement pendant le temps nécessaire à la création des chambres à l’étape 2.
- Préparation de la chambre
- Nettoyez une lame de microscope pour l’utiliser dans la fabrication de la chambre. Coupez deux morceaux de ruban adhésif double face d’environ 2 cm de longueur.
- Placez un morceau au milieu du bord long de la lame de microscope. Assurez-vous que le bord du ruban est aligné avec le bord de la glissière. Placez le deuxième morceau de ruban à environ 2 mm sous le premier morceau de ruban adhésif de sorte que les deux soient parallèles et alignés.
- Sortez du four l’une des lamelles fonctionnalisées (créées en 2.1). Collez soigneusement la lamelle sur le ruban de sorte que le côté recouvert de PEG soit face vers le bas et entre en contact direct avec le ruban, comme illustré à la figure 1. À l’aide d’une pointe de pipette, appuyez doucement sur l’interface de la bande coulissante pour vous assurer que la lamelle a correctement adhéré à la lame.
- Coupez l’excédent de ruban adhésif suspendu sur la diapositive avec une lame de rasoir. Ces chambres peuvent être utilisées immédiatement ou placées par paires dans un tube de 50 ml et stockées dans un congélateur à -80 °C pour une utilisation future. Il est important de le stocker immédiatement ou la surface se dégradera.
- Réalisation du test de microscopie TIRF de la myosine 5a
- Préparez les solutions pour le dosage de la motilité inversée de la myosine 5a décrit dans le tableau 2 et conservez-les sur de la glace.
- Laver la chambre avec 10 μL de 50 mM MB avec 1 mM de DTT.
- Débit en 10 μL de la BSA 1 mg/mL en 50 mM MB avec 1 mM DTT. Répétez ce lavage deux fois de plus et attendez 1 minute après le troisième lavage. Utilisez le coin d’un papier de soie ou d’un papier filtre pour évacuer la solution à travers le canal.
- Lavage avec 10 μL de 50 mM MB avec 1 mM DTT. Répétez ce lavage deux fois de plus.
- Débit dans 10 μL de la solution NeutrAvidin dans 50 mM MB avec 1 mM TNT et attendre 1 min.
- Lavage avec 10 μL de 50 mM MB avec 1 mM DTT. Répétez ce lavage deux fois de plus.
- Verser dans 10 μL de rhodamine actine biotinylée (bRh-Actin) contenant 1 mM de DTT dans 50 mM MB et attendre 1 min. Pour cette étape, utilisez une pointe de pipette à gros alésage et évitez de pipeter de haut en bas pour minimiser le cisaillement des filaments d’actine fluorescents afin de garantir que les filaments d’actine longs peuvent être fixés à la surface (20-30 μm ou plus). Une alternative efficace consiste à couper le cône d’une pointe de pipette standard (avec une ouverture de ≈1-1,5 mm).
- Lavage avec 10 μL de 50 mM MB avec 1 mM DTT. Répétez ce lavage deux fois de plus.
- Versez 30 μL de tampon final avec 10 nM de myosine 5a ajoutée, puis chargez-le immédiatement sur le microscope TIRF et enregistrez après avoir trouvé la mise au point optimale pour la modalité d’imagerie TIRF. Les temps d’exposition entre 100 et 200 ms sont appropriés à une puissance laser de 1,4 mW pour l’actine et la myosine marquée à la GFP. Le temps d’acquisition approprié pour l’analyse de la vitesse est de 3 min.
Tableau 1 : Tampons utilisés dans la purification des protéines.
| Nom de la mémoire tampon | composition | Étape(s) utilisée(s) | Commentaires |
| M5a Tampon d’extraction | 0,3 M NaCl | 1.1 | Restez sur la glace. |
| 15 mM MOPS, pH 7,2 |
| 15 mM MgCl2 |
| 1,5 mM EGTA |
| 4,5 mM NaN3 |
| Tampon A | 0,5 M NaCl | 2.2 | Restez sur la glace. |
| 10 mM MOPS, pH 7,2 |
| 0,1 mM EGTA |
| 3 mM NaN3 |
| 1 mM d’ATP |
| 1 mM de TNT |
| 5 mM MgCl2 |
| Tampon B | 0,5 M NaCl | 2.3 | Restez sur la glace. |
| 10 mM MOPS, pH 7,2 |
| 0,1 mM EGTA |
| 3 mM NaN3 |
| 1 mM de TNT |
| Tampon d’élution | 0,5 M NaCl | 3.1 | Restez sur la glace. |
| 0,5 mg/mL de peptide FLAG |
| 10 mM MOPS, pH 7,2 |
| 0,1 mM EGTA |
| 3 mM NaN3 |
| pH 7,2 |
| M5a Tampon de dialyse | 500 mM KCl | 4.1 | Utilisez du dHfroid 2O pour porter au volume. |
| 10 mM MgCl2 |
| 10 mM MOPS, pH 7,2 |
| 0,1 mM EGTA |
| 1 mM de TNT |
Tableau 2 : Zones tampons utilisées dans les essais TIRF.
| Nom de la mémoire tampon | composition | Étape(s) utilisée(s) | Commentaires | |
| 4X Tampon de motilité (4X Mo) | 80 mM MOPS, pH 7,2 | | Aspire le filtre et stocke à 4°C | |
| 20 mM MgCl2 | |
| 0,4 mM EGTA | |
| pH 7,4 | |
| 50 mM Tampon de motilité du sel (50 mM MB) | 25 % v/v 4 fois Mo | | Aspire le filtre et stocke à 4°C | |
| 50 mM KCl | |
| Augmenter au volume avec dH2O | |
| Tampon de motilité du sel 150 mM (150 mM MB) | | | Filtre sous vide et stockage à 4°C | |
| myosine | | Voir la recette du « Tampon final » | Restez sur la glace. | |
| 2 mg/mL de neutravidine | 2 mg/mL de neutravidine | 3.5 | Restez sur la glace. | |
| 1 mM de TNT | |
| Diluer dans 50 mM MB | |
| 1 mg/mL d’albumine sérique bovine (BSA) | 1 mg/mL de BSA | 3.3 | Restez sur la glace. | |
| 1 mM de TNT | |
| Diluer dans 50 mM MB | |
| 200 nM de rhodamine-phalloïdine biotinylée F-actine (bRh-Actine) | 200 nM de rhodamine-phalloïdine biotinylée F-actine | 3.7 | Évitez le cisaillement en ne faisant pas de vortex ou de pipetage de haut en bas. Pour mélanger, retournez doucement. | |
| 1 mM de TNT | |
| Diluer dans 50 mM MB | |
| MB avec TNT | 50 mM TNT | 3.2, 3.4, 3.6, 3.8 | Garder sur la glace. | |
| Diluer dans 50 mM MB | |
| Tampon final | 50 mM KCl | 3.9 | Ajoutez le glucose, la glucose oxydase et la catalase immédiatement avant de réaliser l’expérience. Restez sur la glace. | |
| 20 mM de MOUSSE, pH 7,2 | |
| 5 mM MgCl2 | |
| 0,1 mM EGTA | |
| 1 mM d’ATP | |
| 50 mM TNT | |
| 1 μM de calmoduline | |
| 2,5 mg/mL de glucose | |
| 100 μg/mL de glucose oxydase | |
| 40 μg/mL de catalase | |
| 10 nM de myosine | |