Name: Tests biophysiques pour sonder les propriétés mécaniques du noyau cellulaire interphase: Application Strain Substrat et manipulation Microneedle (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-09-14T12:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 27 s
Description: Découvrez deux techniques de microscopie pour mesurer les déformations nucléaires et cytosquelettiques dans les cellules vivantes soumises à une contrainte mécanique. Ces méthodes évaluent la rigidité nucléaire et la transmission des forces intracellulaires.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Ce travail a été soutenu par le National Institutes of Health (R01 et R01 HL082792 NS059348) et le Brigham and Women Award de l&#39;Hôpital de cardiologie Leadership Group.

<ol><li>Friedl, P., Wolf, K., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+mechanics+during+cell+migration%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Nuclear mechanics during cell migration.</a> Curr Opin Cell Biol. 23, 55-64 (2011).</li>
<li>Mejat, A., Misteli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LINC+complexes+in+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleus%22%5BJournal%5D)">LINC complexes in health and disease.</a> Nucleus. 1, 40-52 (2010).</li>
<li>Worman, H. J., Fong, L. G., Muchir, A., Young, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laminopathies+and+the+long+strange+trip+from+basic+cell+biology+to+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Laminopathies and the long strange trip from basic cell biology to therapy.</a> J Clin Invest. 119, 1825-1836 (2009).</li>
<li>Caille, N., Tardy, Y., Meister, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+strain+field+in+endothelial+cells+subjected+to+uniaxial+deformation+of+their+substrate%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Assessment of strain field in endothelial cells subjected to uniaxial deformation of their substrate.</a> Ann Biomed Eng. 26, 409-416 (1998).</li>
<li>Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lamins+A+and+C+but+not+lamin+B1+regulate+nuclear+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biol+Chem%22%5BJournal%5D)">Lamins A and C but not lamin B1 regulate nuclear mechanics.</a> J Biol Chem. 281, 25768-25780 (2006).</li>
<li>Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Abnormal+nuclear+shape+and+impaired+mechanotransduction+in+emerin-deficient+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Abnormal nuclear shape and impaired mechanotransduction in emerin-deficient cells.</a> J Cell Biol. 170, 781-791 (2005).</li>
<li>Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lamin+A%2FC+deficiency+causes+defective+nuclear+mechanics+and+mechanotransduction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Clin+Invest%22%5BJournal%5D)">Lamin A/C deficiency causes defective nuclear mechanics and mechanotransduction.</a> J Clin Invest. 113, 370-378 (2004).</li>
<li>Verstraeten, V. L., Ji, J. Y., Cummings, K. S., Lee, R. T., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+mechanosensitivity+and+nuclear+stiffness+in+Hutchinson-Gilford+progeria+cells%3A+effects+of+farnesyltransferase+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+Cell%22%5BJournal%5D)">Increased mechanosensitivity and nuclear stiffness in Hutchinson-Gilford progeria cells: effects of farnesyltransferase inhibitors.</a> Aging Cell. 7, 383-393 (2008).</li>
<li>Brooks, S. V., Zerba, E., Faulkner, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Injury+to+muscle+fibres+after+single+stretches+of+passive+and+maximally+stimulated+muscles+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Physiol%22%5BJournal%5D)">Injury to muscle fibres after single stretches of passive and maximally stimulated muscles in mice.</a> J Physiol. 488, 459-469 (1995).</li>
<li>Maniotis, A. J., Chen, C. S., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+mechanical+connections+between+integrins%2C+cytoskeletal+filaments%2C+and+nucleoplasm+that+stabilize+nuclear+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Demonstration of mechanical connections between integrins, cytoskeletal filaments, and nucleoplasm that stabilize nuclear structure.</a> Proc Natl Acad Sci. 94, 849-854 (1997).</li>
</ol>

Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Dosage de souche Substrat L&#39;application souche a été utilisée avec succès par nous et d&#39;autres groupes pour étudier les déformations induites nucléaire dans des cellules soumises à des contraintes mécaniques et à enquêter sur la contribution des protéines spécifiques de l&#39;enveloppe nucléaire à la rigidité nucléaires. 4-8 L&#39;avantage de cette technique est qu&#39;elle sondes propriétés mécaniques noyaux de vie dans leur environnement cellulaire et du cytosquelette norma...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom de réactif </td><td> Société </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td> La fibronectine </td><td> Millipore </td><td> FC010 </td></tr><tr><td> Mitotracker Rouge FM et FM Vert </td><td> Invitrogen </td><td> M22425 et M-7514 </td></tr><tr><td> Hoechst 33342 </td><td> Invitrogen </td><td> H3570 </td></tr><tr><td> Hank Saline saline tamponnée </td><td> Invitrogen </td><td> 14185 </td></tr><tr><td> Phénol libre, DMEM </td><td> Invitrogen </td><td> 21063 </td></tr><tr><td> Sérum fœtal bovin </td><td> Aleken Biologicals </td><td> FBSS500 </td></tr><tr><td> Pénicilline / streptomycine </td><td> Sigma </td><td> P0781-100ML </td></tr><tr><td> Verre borosilicate avec filament </td><td> Instrument Sutter </td><td> BF100-78-10 </td></tr><tr><td> Gloss / Brillant feuilles de silicone non renforcé, 0,005 &quot; </td><td> Spécialité Manufacturing Inc </td><td></td></tr><tr><td> Phosphate de Dulbecco saline tamponnée </td><td> Invitrogen </td><td> 14200 </td></tr><tr><td> 35 mm plats en verre à fond la culture (FluoroDish) </td><td> World Precision Instruments, Inc </td><td> FD35-100 </td></tr><tr><td> Graisser Braycote vide 804 </td><td> Fournitures Spi </td><td> 05133A-AB </td></tr></tbody></table>

tests biophysiques pour sonder les propriétés mécaniques du noyau cellulaire interphase: application strain substrat et manipulation microneedle

Biophysical Assays to Probe the Mechanical Properties of the Interphase Cell Nucleus: Substrate Strain Application and Microneedle Manipulation

Dans la plupart des cellules eucaryotes, le noyau est le plus grand organite et est généralement de 2 à 10 fois plus rigide que le cytosquelette entourant, par conséquent, les propriétés physiques du noyau contribuer de manière significative au comportement global biomécanique de cellules dans des conditions physiologiques et pathologiques. Par exemple, dans la migration des neutrophiles et des cellules de cancer envahissant, de la raideur nucléaire peut constituer un obstacle majeur au cours d&#39;extravasation ou de passage dans des espaces étroits au sein des tissus. 1 D&#39;autre part, le noyau des cellules dans les tissus mécaniquement actives comme les muscles nécessite suffisamment de soutien structurel à résister aux contraintes mécaniques répétitives. Fait important, le noyau est étroitement intégré dans l&#39;architecture cellulaire, il est physiquement connecté au cytosquelette environnante, qui est une exigence essentielle pour le mouvement intracellulaire et le positionnement du noyau, par exemple, dans les cellules polarisées, les noyaux synaptiques au niveau des jonctions neuromusculaires, ou dans les cellules en migration. 2 Sans surprise, les mutations dans les protéines de l&#39;enveloppe nucléaire tels que les lamines et nesprins, qui jouent un rôle crucial dans la détermination de la raideur nucléaire et nucléo-cytosquelette d&#39;accouplement, il a été démontré récemment pour donner lieu à un certain nombre de maladies humaines, y compris d&#39;Emery- Dreifuss dystrophie musculaire, myopathie des ceintures dystrophie musculaire et une cardiomyopathie dilatée. 3 Pour étudier la fonction des divers biophysique des protéines de l&#39;enveloppe nucléaire et l&#39;effet de mutations spécifiques, nous avons développé des méthodes expérimentales pour étudier les propriétés physiques du noyau en version simple, les cellules vivantes soumis à des perturbations mécaniques globales ou localisées. Mesure des déformations induites nucléaire en réponse à la demande substrat souche justement appliquée fournissent des informations importantes sur la déformabilité du noyau et permet une comparaison quantitative entre les différentes mutations ou des lignées cellulaires déficientes pour les protéines spécifiques de l&#39;enveloppe nucléaire. Localisé application de souche du cytosquelette avec une micro-aiguille est utilisée pour compléter ce test et peuvent fournir des informations additionnelles sur la transmission intracellulaire vigueur entre le noyau et le cytosquelette. Etudier la mécanique nucléaire dans les cellules vivantes intactes préserve l&#39;architecture normale intracellulaire et évite les artefacts potentiels qui peuvent survenir lorsque vous travaillez avec des noyaux isolés. Par ailleurs, l&#39;application de contrainte substrat présente un bon modèle pour le stress physiologique expérimentés par des cellules dans les tissus musculaires ou autres (par exemple, cellules musculaires lisses vasculaires exposés à la souche du navire). Enfin, alors que ces outils ont été développés principalement pour étudier la mécanique nucléaire, ils peuvent également être appliquées pour étudier la fonction des protéines du cytosquelette et de signalisation mécanotransduction.

Nous présentons deux indépendantes, basées sur le microscope des outils pour mesurer les déformations induites nucléaire et du cytosquelette dans la seule, vivant des cellules adhérentes en réponse à l&#39;application de déformation globale ou localisée. Ces techniques sont utilisées pour déterminer la rigidité nucléaire (ie, déformabilité) et de transmission de la force de sonde intracellulaire entre le noyau et le cytosquelette.

Tests biophysiques pour sonder les propriétés mécaniques du noyau cellulaire interphase: Application Strain Substrat et manipulation Microneedle

Dans la plupart des cellules eucaryotes, le noyau est l'organite le plus volumineux et est généralement 2 à 10 fois plus rigide que le cytosquelette environnant ; par conséquent, le ...

L'objectif général des expériences suivantes est de mesurer les propriétés mécaniques de l'interface entre le noyau cellulaire et sa connexion physique avec le cytosquelette environnant. Cela est réalisé en appliquant une contrainte mécanique à des cellules cultivées sur une membrane en silicone transparente et en observant les déformations nucléaires induites. Des déformations nucléaires accrues correspondent à une rigidité nucléaire réduite, car des modifications du couplage nucléocytoplasmique peuvent également influencer les déformations nucléaires induites.La transmission des forces intracellulaires entre le cytosquelette et le noyau est analysée directement en appliquant une déformation localisée au cytosquelette. Le déplacement de structures nucléaires NU et du cytosquelette marquées au moyen de fluorochromes est ensuite observé par imagerie. Les résultats obtenus illustrent la rigidité des noyaux cellulaires par rapport au cytosquelette environnant.Sur la base des expériences de contrainte du substrat, le test de manipulation par microneedles révèle qu'une perturbation du couplage entre le noyau et le cytosquelette entraîne des défauts dans la transmission des forces intrac

biophysical-assays-to-probe-mechanical-properties-interphase-cell

Research

Recherche

JoVE Journal

Biology

Biologie

Nous décrivons ici une méthode simple et rapide pour mesurer la rigidité cellulaire. Le principe général de cette approche consiste à mesurer déformation de la membrane en réponse à bien défini pression négative appliquée par le biais d'une micropipette à la surface cellulaire. Cette méthode fournit un outil puissant pour étudier les propriétés biomécaniques du substrat-jointes cellules.

Aspiration par micropipette des cellules au substrat joints pour estimer la rigidité cellulaire

Cet article démontre un protocole pour caractériser les propriétés mécaniques des cellules vivantes au moyen de microindentation aide d'un microscope à force atomique (AFM).

Mesurer les propriétés mécaniques des cellules vivantes par microscopie à force atomique

Nous présentons dans cet article une nouvelle plate-forme d'étirage qui peut être utilisé pour étudier les réponses des cellules individuelles à une déformation mécanique biaxial anisotrope complexe et quantifier les propriétés mécaniques des tissus biologiques.

Une nouvelle plate-forme d&#39;étirement pour Applications dans cellulaire et tissulaire mécanobiologie

sont décrits des protocoles pour quantifier les interactions mécaniques entre les cellules adhérentes et les substrats microstructurés. Ces interactions sont étroitement liées aux comportements cellulaires essentiels, notamment la migration, la prolifération, la différenciation et l’apoptose. Les protocoles présentent un logiciel d’analyse d’images open source appelé MechProfiler, qui permet de déterminer les forces impliquées pour chaque micro-post.

Mécano-profilage facile et précis sur Micropost Arrays

Dans ce protocole, nous décrivons une méthode d’une micropipette pour appliquer directement une force contrôlée dans le noyau dans une cellule vivante. Ce dosage permet aux interrogatoires des propriétés mécaniques nucléaires dans la cellule vivante, adhérente.

Une sonde de Force directe permettant de mesurer l’intégration mécanique entre le noyau et le cytosquelette

À l’aide d’un dispositif conçu antérieurement pour appliquer une déformation mécanique aux cellules adhérentes, cet article décrit une géométrie de substrat redessinée et un appareil personnalisé pour l’imagerie à une seule cellule à haute résolution de cellules tendues avec un objectif d’immersion en huile de 100 x.

Imagerie à haute résolution de la dynamique nucléaire dans les cellules vivantes sous contrainte de traction uniaxiale

Nous présentons ici un protocole pour étudier les propriétés mécaniques intracellulaires de cellules embryonnaires isolées de poisson-zèbre en confinement tridimensionnel avec mesure directe de la force par un piège optique.

Mesures de force directe de la mécanique subcellulaire en confinement à l’aide de pinces optiques

Nous présentons une méthode d’injection cellulaire via la technologie de jet d’eau sans aiguille couplée à une séquelle d’investigations post-accouchement en termes de viabilité cellulaire, de prolifération et de mesures d’élasticité.

Injection de cellules stroma dérivées du tissu adipeux porcin via la technologie waterjet

Cette étude présente un nouveau protocole pour appliquer directement une force mécanique sur le noyau cellulaire par le biais de microbilles magnétiques livrées dans le cytoplasme et pour effectuer simultanément l’imagerie fluorescente de cellules vivantes.

Combinaison d’un actionneur de force magnétique 3D et d’une imagerie par fluorescence multifonctionnelle pour étudier la mécanobiologie du noyau

Présenté ici est une méthode pour phénotyper mécaniquement des cellules individuelles en utilisant une plate-forme microfluidique basée sur l’électronique appelée détection mécano-nœud-pore (mécano-NPS). Cette plateforme maintient un débit modéré de 1 à 10 cellules/s tout en mesurant les propriétés biophysiques élastiques et visqueuses des cellules.

Mechano-node-pore Sensing: une plate-forme rapide et sans marquage pour les mesures viscoélastiques multi-paramètres à cellule unique

L’exploration du comportement cellulaire sous stress mécanique est essentielle pour les progrès de la mécanique cellulaire et de la mécanobiologie. Nous introduisons la technique d’aspiration par micropipette de fluorescence (fMPA), une nouvelle méthode combinant une stimulation mécanique contrôlée avec une analyse complète de la signalisation intracellulaire dans des cellules individuelles. Cette technique étudie de nouvelles études approfondies de la mécanobiologie des cellules vivantes.

Test d’aspiration par micropipette à fluorescence pour étudier la mécanodétection des globules rouges

Découvrez deux techniques de microscopie pour mesurer les déformations nucléaires et cytosquelettiques dans les cellules vivantes soumises à une contrainte mécanique. Ces méthodes évaluent la rigidité nucléaire et la transmission des forces intracellulaires.

Tests biophysiques pour sonder les propriétés mécaniques du noyau cellulaire interphase: Application Strain Substrat et manipulation Microneedle (Vidéo) | JoVE Journal

Tests biophysiques pour sonder les propriétés mécaniques du noyau cellulaire interphase: Application Strain Substrat et manipulation Microneedle

Explorer plus de vidéos