ここでは、細胞や組織に対してナノ・マイクロインデントツールとして動作する原子力顕微鏡(AFM)を紹介する。器械はサンプルの3D表面の地形および細胞壁ヤングの係数およびターゴール圧力を含む機械特性の同時獲得を可能にする。
ここでは、細胞や組織に対してナノ・マイクロインデントツールとして動作する原子力顕微鏡(AFM)を紹介する。器械はサンプルの3D表面の地形および細胞壁ヤングの係数およびターゴール圧力を含む機械特性の同時獲得を可能にする。
ここでは、原子組織をインデントし、その機械的特性を回復するための原子間力顕微鏡の使用を提示します。インデントモードで2つの異なる顕微鏡を使用して、弾性率を測定し、それを使用して細胞壁の機械的特性を評価する方法を示します。また、ターゴル圧力の評価方法についても説明する。原子間力顕微鏡検査の主な利点は、非侵襲的で比較的迅速な(5〜20分)であり、表面的に平坦な生きている植物組織の事実上あらゆるタイプが治療を必要とせずに分析できることである。解像度は、先端のサイズと単位面積あたりの測定値の数に応じて、非常に良好なことができます。この方法の 1 つの制限は、表面的なセル層への直接アクセスのみを与える場合です。
原子力顕微鏡(AFM)は、スキャンプローブ顕微鏡(SPM)ファミリーに属し、通常数ナノメートルの半径を持つ先端がサンプルの表面をスキャンします。表面の検出は、光学式または電子ベースの方法ではなく、先端とサンプル表面との相互作用力によって達成される。したがって、この技術は、サンプル表面の地形特性解析(数ナノメートルまで下がることができる3D解像度)に限定されるだけでなく、静電、ファンデルワールス、接触力などのあらゆるタイプの相互作用力の測定も可能です。さらに、先端は、生体試料の表面に力を加え、得られた変形、いわゆる「インデント」を測定し、その機械的特性(例えば、ヤングの係数、粘弾性特性)を決定するために使用することができる。
植物細胞壁の機械的特性は、発達過程1、2、3の基礎となるメカニズムを理解しようとする際に考慮することが不可欠である。実際、これらの特性は、細胞が成長することを可能にするために細胞壁軟化が必要とされるので、特に、発達中に厳密に制御される。AFMは、これらの特性を測定し、臓器、組織または発達段階の間で変化する方法を研究するために使用することができます。
本論文では,AFMを用いて細胞壁の機械的特性とターゴール圧の両方を測定する方法について述べた.これらの2つの適用は2つの異なったAFM顕微鏡で実証され、後でここで詳しく説明される。
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1.細胞壁の機械的特性の測定
注:アラビドプシスの現像婦人科の例が提示される。
2. ターゴール圧力の測定
注:アラビドプシスのオリザリン処理花序体の一例を紹介する。
そして

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図1Aと図1Bは、QIマップを取得する目的の領域を見つけるために使用されるプロトコルのステップ1.3.4~1.3.6の結果を示すスクリーンショットを示しています。目的の領域が傾斜面にないために選択された(すなわち、可能な限り平坦である)ことは言及する価値があります。実際には、Routier et al.5によって気づかるように、インデント軸が表面に対して垂直でない場合、測定されたヤングの係数は過小評価されうる。この効果は図1の C パネルまたは D パネルの右上隅に表示され、セルの境界線の一部がセルの残りの部分よりも柔らかく見えます。この効果によって誘発されるアーティファクトは、ローカルの傾斜角が50 x 50 μm2スキャン領域の40°を容易に克服できるメリステムの場合、はるかに強くなります。当研究室では、現在、Routie...
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植物の形状の出現は、主に時間と空間の間の成長の協調速度と方向によって決定されます。植物細胞は、それらを一緒に接着するポリサカリディックマトリックスで作られた硬質細胞壁に包まれています。その結果、細胞増殖は、細胞壁を引っ張るターゴール圧と、この圧力に抵抗する細胞壁の剛性との平衡によって制御される。発達の根底にあるメカニズムを理解するためには、特定の器官の異なる組織や細胞における細胞壁の機械的特性とターガー圧の両方を測定できることが重要です。このホワイト ペーパーで示すように、AFM はこのコンテキストで選択する方法です。
プロトコルにはいくつかの重要な手順があります。最初の1つは、脱水を避けるために十分に速くする必要がある組織製剤です。特にターゴ気圧を測定する場合、これは非常に重要です。非常に重要なのは、その基板へのサンプルの正しい固定です:不安定なサンプルは、光学的に簡単に検出できるマクロスコピック運動、または力曲線の強い変形のような非常に明白な効果につながる可能性があります。とにかく、サンプルの振動や曲げは、結果にアーティファクトを導入し、検出するために微妙なことができます。最後...
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著者は何も開示していない。
PLATIMチームのテクニカルサポートに感謝するとともに、RDPラボのアレスキ・ブーダウドと生物物理学チームのメンバーに役立つディスカッションを行ってくださったことに感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| ACMを作るために使用される成長培地 | |||
| 1,000倍ビマチンストック溶液 | 、組成はStanislas et al., 2017を参照。オートクレーブ後、注ぐ前にACMに加えます。 | ||
| 1-N-ナフチルフタラム酸(NPA) | Sigma-Aldrich/Merck | 132-66-1 | シロイヌナズナ培地、10 μMに加えます。 |
| 寒天 | Sigma-Aldrich/Merck | 9002-18-0 | シロイヌナズナ培地に添加、1% w/v. |
| アガロース | メルクミリポア | 9012-36-6 | 、固体ACM、0.8%w / vの製造に使用されました。 |
| シロイヌナズナ medium | Duchefa Biochimie | DU0742.0025 | in vitroシロイヌナズナ培養用、11.82g/L。 |
| 硝酸カルシウム四水和物 | Sigma-Aldrich/Merck | 13477-34-4 | シロイヌナズナ培地2 mMに加えます。 |
| ムラシゲ &SKOOG MEDIUM | Duchefa Biochimie | M0221.0025 | ACMの製造に使用される基礎塩混合物、2.2 g / L。 |
| N6-ベンジルアデニン(BAP) | Sigma-Aldrich/Merck | 1214-39-7 | 、ACMの製造に使用され、555 nMです。オートクレーブ後、注ぐ前にACMに加えます。 |
| オリザリン治療のためのオリザリン | Sigma-Aldrich/Merck | 19044-88-3 | 、10 μg/mLです。 |
| 植物保存混合物(PPM) | ACMを作るために使用される植物細胞技術 | 、0.1% v/v.オートクレーブ後、注ぐ前にACMに加えます。 | |
| 水酸化カリウム | Duchefa Biochimie | 1310-58-3 | 、シロイヌナズナ培地とACM、両方のpH 5.8を作るために使用されます。 |
| スクロース | Duchefa Biochimie | 57-50-1 | はACMを作るのに使用され、1%w / v。 |
| Tools for AFM | |||
| BioScope Catalyst BioAFM | Bruker | このプロトコルでは、膨圧測定に使用されるAFMです。 | |
| Nanowizard III + CellHesion | JPK(ブルカー) | 機械的特性の測定に用いるAFMです。 | |
| Patafix | UHU | D1620 | |
| 参照エラシティック構造 | NanoIdea | 2Z00026 | |
| Reprorubber-Thin Pour | Flexbar | 16135 | 生体適合性接着剤。 |
| 球面AFMチップ | ナノアンドモア | SD-SPHERE-NCH-S-10 | 機械的特性の測定に使用するチップです。 |
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