השיטה המוצגת מאפשרת הדמיה של חלבונים תאיים בעלי תווית פלואורסצנטית עם מיקרוסקופיית הרחבה המובילה לרזולוציה של 70 ננומטר על מיקרוסקופ קונבנציונלי.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
השיטה המוצגת מאפשרת הדמיה של חלבונים תאיים בעלי תווית פלואורסצנטית עם מיקרוסקופיית הרחבה המובילה לרזולוציה של 70 ננומטר על מיקרוסקופ קונבנציונלי.
שיבוש המסנן הגלומרולרי המורכב מאנדותל גלומרולרי, קרום מרתף גלומרולרי ופודוציטים, גורם לאלבומינוריה. תהליכי כף הרגל Podocyte מכילים חבילות actin להיקשר חלבונים מתאם cytoskeletal כגון podocin. חלבוני מתאם אלה, כגון podocin, לקשר את עמוד השדרה של הסרעפת חריץ גלומרולרי, כגון nephrin, כדי cytoskeleton actin. לימוד הלוקליזציה והתפקוד של חלבונים פודוציטיים אלה ואחרים חיוני להבנת תפקידו של המסנן הגלומרולרי בבריאות ובמחלות. הפרוטוקול המוצג מאפשר למשתמש לדמיין אקטין, פודוצין ונפרין בתאים עם הדמיה ברזולוציית-על במיקרוסקופ קונבנציונלי. ראשית, תאים מוכתמים בטכניקת כשל חיסוני קונבנציונלית. כל החלבונים בתוך המדגם מעוגנים בקובאליות להידרוגל מתנפח. באמצעות עיכול עם חלבון K, חלבונים מבניים הםבקעו המאפשר נפיחות isotropical של הג'ל בשלב האחרון. דיאליזה של המדגם במים גורמת להרחבה של המדגם פי 4-4.5 וניתן לדמיין את הדגימה באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי קונבנציונלי, מה שמפחית רזולוציה פוטנציאלית של 70 ננומטר.
אלבומינוריה הוא פרמטר פונדקאי של סיכון קרדיווסקולרי ותוצאות שיבוש של מסנן גלומרולרי1. המסנן הגלומרולרי מורכב מאנדותל fenestrated, קרום המרתף גלומרולרי ואת הסרעפת חתך שנוצר על ידי podocytes. תהליכי כף רגל ראשוניים ומשניים של podocytes לעטוף סביב הקיר נימי של גלומרולום2. המבנה העדין של תהליכי כף הרגל נשמר על ידי חבילות actin קליפת המוח אשר משמשים גם עוגנים עבור חלבוני דיאפרגמה חריץ מרובים וחלבונים מתאם אחרים2. חלבון עמוד השדרה של הסרעפת נקרא נפרין ומתקשר באופן הומופילי עם מולקולות נפרין של פודוציטים מנוגדים. באמצעות חלבונים מתאם מגוונים, נפרין מקושר אקטין ציטוסקלטון2,3. מוטציות בגן קידוד הנפרין NPHS1 מובילות לתסמונת נפרוטית מהסוג הפיני4.
אחד החלבונים המקיימים אינטראקציה של nephrin הוא podocin, חלבון דמוי סיכת ראש של משפחת סטומטין3. פודוצ'ין מגייס את נפרין לרפסודות השומנים ומקשר אותה לציטוטוסלקטון5. Podocin מקודד על ידי הגן NPHS2. מוטציות NPHS2 להוביל לתסמונת נפרוטית עמידה בפני סטרואידים6.
כדי לדמיין ולמקם במשותף חלבונים מתאם actin, ניתן להשתמש בטכניקות כשל חיסוני. למרבה הצער, מחסום עקיפה של האור מגביל את הרזולוציה של מיקרוסקופים פלואורסצנטיים קונבנציונליים ל 200-350 ננומטר7. טכניקות מיקרוסקופיה חדשניות, למשל, דלדול פליטה מגורה (STED)8, מיקרוסקופיה לוקליזציה המופעלת על ידי צילום (PALM)9, מיקרוסקופיה של שחזור אופטי סטוכסטי (STORM או dSTORM) או מיקרוסקופיית מחיקת מצב קרקע ואחריה החזרת מולקולה בודדת (GSDIM)9,10,11, לאפשר רזולוציה של עד כ 10 ננומטר. עם זאת, טכניקות אלה רזולוציה סופר דורשים מיקרוסקופים יקרים מאוד, כוח אדם מאומן היטב ולכן אינם זמינים במעבדות רבות.
מיקרוסקופיה הרחבה (ExM) היא טכניקה חדשנית ופשוטה המאפשרת הדמיה ברזולוציית על עם מיקרוסקופים קונבנציונליים והיא זמינה לקהילת מחקר גדולה12. במיקרוסקופיית הרחבת שימור חלבונים (proExM), מדגם העניין (תאים או רקמה) קבוע ומוכתם בפלואורופורים13. חלבונים בתוך המדגם מעוגנים אז בקובאליות על ידי מולקולה קטנה (6-(אקרילויל)חומצה הקסאנואית, succinimidyl אסתר, AcX) לתוך הידרוג'ל מתנפח13. באמצעות עיכול אנזימטי עם פרוטאינאז K (ProK), חלבונים ופלואורופורים שומרים על מיקומם היחסי בתוך הג'ל לאחר התרחבות13. לאחר נפיחות של הג'ל, המדגם מתרחב עד פי 4.5 (הרחבה נפחית פי 90) המוביל לרזולוציה רוחבית יעילה של כ 60-70 ננומטר (300 ננומטר / 4.5). שינויים בטכניקה זו יכולים אפילו לאפשר הרחבה של פי 10 (הרחבה נפחית של פי 1,000), מה שמגדיל את הרזולוציה של 20-30 ננומטר במיקרוסקופים קונבנציונליים14,15,16.
מבנים גלומרולריים של עכבר וכליות אדם כבר דמיינו באמצעות ExM17. בתוך נייר זה, אנו מציגים פרוטוקול proExM מפורט כדי לדמיין תמונות ברזולוציה סופר של F-actin ואת podocin חלבון מתאם actin בתוך תאים באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי קונבנציונלי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. פיצול וזריעת תאים
2. הדבקה של תאים
3. אימונולה של מבנים תאיים
4. מיקרוסקופיית הרחבה
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הרעיון והתזמון של פרוטוקול ProExM זה מתואר באיור 1. ביום החמישי, תאים חוצה קבועים ומוכתמים בנוגדנים פלואורסצנטיים המכוונים לחלבון המעניין(איור 1A,B). ביום השישי, הטיפול ב-AcX מוביל להיווצרות קבוצות אמינים בכל החלבונים (כולל פלואורופורים)(איור 1A,B)12. לאחר פולמור של הידרוג'ל, קבוצות אמין אלה להיקשר covalently כדי הידרוג'ל (יום 6). לאחר פולמור ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השיטה המוצגת מאפשרת לחוקר לדמיין חלבונים תאיים, למשל, רכיבים פודוצין, נפרין וציטוסלטל, למשל, F-actin. בתוך פרוטוקול זה, תאי cos7 מוחצים משמשים כמודל לחקר האינטראקציה של חלבוני דיאפרגמה חתוכים עם F-actin. למרבה הצער, קווי תא podocyte מונצחים אינם מבטאים כמויות אנדוגניות מספיקות של חלבוני דיאפרגמה חתוכים19.
בשיטה זו, ניתן לדמיין חלבונים תאיים ברזולוציה ננומטרית באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי קונבנציונלי. השלבים הקריטיים ביותר בפרוטוקול הם: 1) עיגון מספיק של קבוצות חלבון אמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים רוצים להודות לבלנקה דובנג'אק וניקולה קוהר על הסיוע הטכני המצוין שלהם.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| אקרילאמיד >99% | סיגמא-אולדריץ' | A3553-100G | |
| 6-((אקרילויל)אמינו)חומצה הקסאנואית, אסתר סוקסינימידיל, אקרילויל-X, SE | invitrogen | A-20770 | חנות עד 4 חודשים |
| APS | Sigma-Aldrich | A3678-25G | |
| Deckglä סר (משקפי כיסוי) | Engelbrecht | K12432 | 24x32 מ"מ #1.0 |
| חותך דיאמונט | VWR | 201-0392 | לחיתוך החלקות הכיסוי |
| Guanidine HCl | Sigma-Aldrich | G3272-100G | 8M ניתן לשמור מלאי ב-RT |
| Marten מברשת שיער | לאון הארדי | 3 (770) | |
| "Menzel" Deckglä סר (משקפי כיסוי) | תרמו פישר | 15654786 | 24x24 מ"מ #1.5 |
| N,N'-Methylenbisacrylamide | Sigma-Aldrich | M7256-25G | |
| Objektträ ger UniMark | Marienfeld | 703010 | |
| Proteinase K | ניו אינגלנד Biolabs | P8107S | |
| נתרן אקרילט | סיגמא-אולדריץ' | 408220 | בדיקת טוהר |
| נתרן ביקרבונט | Sigma-Aldrich | S5761 | |
| תא | המיוצר בסדנת האוניברסיטה | ||
| TEMED | ROTH | 2367.1 | |
| לוחות תחתונים מזכוכית 6 בארות | Cellvis | P06-1.5H-N | |
| <חזק>נוגדנים | |||
| Actin-ExM 546 | chrometra | לא זמין | 1:40 |
| אנטי פודוצין מיוצר בארנב | סיגמא | P-0372-200UL | 1:200 |
| חמור אנטי חזיר CF633 | סיגמא | SAB4600129-50UL | 1:200 |
| עז אנטי ארנב 488 | Life Technologies | A11034 | 1:1000 |
| שרקן ניסיונות אנטי נפרין | Origene | BP5030 | 1:100 |
| <חזק>תוכנה | |||
| FIJI | |||
| Visiview | |||
| <חזק>מיקרוסקופ | |||
| AXIO Observer Z1 | Zeiss | לא זמין |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.