Method Article

Lumière corrélative et microscopie électronique (CLEM) comme un outil pour visualiser des molécules et de leurs microinjecté eucaryotes Sous-cellulaires cibles

DOI:

10.3791/3650

May 4th, 2012

In This Article

Summary

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La technique CLEM a été conçu pour analyser la morphologie ultrastructurale des membranes, les organites subcellulaires, et des structures affectées par micro-injection des molécules. Cette méthode combine les techniques puissantes de micromanipulation / microinjection, microscopie confocale à fluorescence et microscopie électronique pour permettre millimètre à résolution nanométrique multi-. Cette technique se prête à une grande variété d'applications.

Abstract

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La cellule eucaryote dépend complexe, très réglementé, et fonctionnellement distinctes compartiments membranaires liés à préserver une polarité biochimique nécessaire à la fonction cellulaire adéquate. Comprendre comment les enzymes, les protéines et les composants du cytosquelette gouverner et maintenir cette séparation biochimique est donc d'une importance primordiale. L'utilisation de molécules marquées par fluorescence de localiser et / ou perturbent compartiments subcellulaires a révélé une mine de connaissances et de faire progresser notre compréhension de la régulation cellulaire. Les techniques d'imagerie telles que la microscopie confocale fluorescente et faire déterminer la position d'une molécule fluorescente marqués petite relativement simple, mais la résolution de très petites structures est limitée 1.

D'autre part, la microscopie électronique a révélé les détails de la morphologie subcellulaire à très haute résolution, mais son caractère statique, il est difficile de mesurer très dynamique processus avec précision 2,3. Ainsi, la combinaison de la microscopie optique à la microscopie électronique d'un même échantillon, appelé Lumière corrélative et microscopie électronique (CLEM) 4,5, offre le double avantage de l'imagerie de fluorescence ultra-rapide avec la haute résolution de la microscopie électronique 6. Cette technique puissante a été mis en place pour étudier de nombreux aspects de 5,7 biologie cellulaire. Depuis sa création, cette procédure a accru notre capacité à distinguer les architectures subcellulaires et des morphologies à haute résolution.

Ici, nous présentons une méthode simplifiée pour la réalisation de micro-injection rapide suivie d'CLEM (Fig. 1). La procédure CLEM micro-injection peut être utilisé pour introduire des quantités spécifiques de petites molécules et / ou des protéines directement dans le cytoplasme de cellules eucaryotes et étudier les effets du millimètre à plusieurs nanomètres résolution (Fig. 2). La technique est basée sur la micro-injectioncellules cultivées sur des lamelles en verre gravé au laser par maille fixé au fond de vaisselle de cellules vivantes et l'imagerie par microscopie confocale à la fois fluorescent et d'électrons. Localisation de la cellule (s) d'intérêt est facilitée par la configuration de grille, qui est facilement transférable, avec des cellules d'intérêt, de la résine Epon utilisé pour l'immobilisation des échantillons et de sectionnement avant analyse par microscopie électronique (fig. 3). Superposition des images fluorescentes et EM permet à l'utilisateur de déterminer la localisation subcellulaire ainsi que les modifications morphologiques et / ou ultrastructurales induites par la molécule d'intérêt microinjecté (Fig. 4). Cette technique se prête à des points de temps allant de ≤ 5 s jusqu'à plusieurs heures, selon la nature de l'échantillon microinjectés.

Protocol

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1. Culture des cellules de mammifères

  1. Rein de rat normal (NRK), immortalisé cancer du col utérin (HeLa), ou d'autres lignées cellulaires de mammifères appropriées sont mises en culture à 37 ° C, 5% de CO 2, sur des lamelles de verre photodécoupe maillées apposées à vivre plats cellulaires (voir le tableau 1 pour n'importe quel réactif ou appareil utilisé dans ce protocole) dans FBS DMEM + 10% et 1% Pen / Strep. Des précautions doivent être prises pour maintenir un environnement stérile lorsque vous travaillez avec des cultures de cellules de mammifères.
  2. En fonction de votre temps en ligne expérimentale (0-5 heures aprè....

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Discussion

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La méthode présentée ici permet la livraison directe des protéines, des acides nucléiques purifiés, ou des petites molécules dans le cytoplasme eucaryote et offre ultra-haute résolution grâce à l'analyse de la corrélation de la microscopie à fluorescence et électronique. L'utilisation de cette méthode est simple mais robuste et peut être réalisée en interne avec de nombreuses installations de base existantes et / ou des laboratoires convenablement équipés en microscopie électronique. La technique est également p.......

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Disclosures

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Pas de conflit d'intérêts sont déclarés.

Acknowledgements

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Nous tenons à remercier les membres du laboratoire Alto pour des discussions utiles. Nous remercions également le Fonds pour l'imagerie moléculaire et cellulaire à l'UT Southwestern Medical Center, en particulier le Dr Chris Gilpin, Tom Januszewski, et Laurie Mueller pour l'expertise technique et des conseils. Nous remercions également le Dr Dong Xionan pour la lecture critique du manuscrit. Ce travail est soutenu par le NIH subvention AI083359 à NMA

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nom du réactif Entreprise Numéro de catalogue Commentaires
Lamelles en photodécoupe et cellules vivantes Plate MatTek P35G-2-14-CGRD
Texas Red Invitrogen D3329
Cascade Blue Invitrogen D7132
Rhodamine kit de marquage Thermo Scientific 53002
0,22 um unité de filtration centrifuge Millipore UFC30GV00
Pipettes en verre borosilicate Sutter Instruments BF100-50-10
Micropipette Puller Sutter Instruments Modèle P-97 Utilisez le programme n ° 4 après l'exécution de test de rampe
Système de micro-injection FemtoJet Eppendorf InjectMan NI2
Fluide Retrait lamelle MatTek PDCF OS 30
Technai microscope électronique à transmission FEI Technai G2 BioTWIN
Ultramicrotombe Leica EM UC6

References

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  1. Schmolze, D. B., Standley, C., Fogarty, K. E., Fischer, A. H. Advances in microscopy techniques. Arch. Pathol. Lab Med. 135, 255-263 (2011).
  2. Giepmans, B. N. Bridging fluorescence microscopy and electron microscopy. Histochem. Cell Biol. 130, 211-217 (2008).
  3. Mayhew, T. M.,....

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Correlative Light Electron MicroscopyMicroinjection ProcedureFluorescent MicroscopyElectron MicroscopyGridded Glass CoverslipConfocal ImagingEpon Resin ProcessingImage Overlay AlignmentSubcellular LocalizationMorphological Changes

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