원자력 현미경 및 힘 분광법을 사용하여 지원되는 지질 이중층의 준비 및 특성화를 위한 프로토콜을 설명합니다.
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원자력 현미경 및 힘 분광법을 사용하여 지원되는 지질 이중층의 준비 및 특성화를 위한 프로토콜을 설명합니다.
원자력 현미경(AFM)은 생체 막을 시각화할 수 있는 다목적 고해상도 이미징 기술입니다. 멤브레인 하부 구조와 개별 분자를 검사하기에 충분한 배율을 가지고 있습니다. AFM은 멤브레인의 상호 작용 및 기계적 특성을 측정하는 힘 프로브 역할을 할 수 있습니다. 지지된 지질 이중층은 일반적으로 AFM 연구에서 멤브레인 모델로 사용됩니다. 이 프로토콜에서는 지원되는 이중층을 준비하고 AFM을 사용하여 구조 및 기계적 특성을 특성화하는 방법을 보여줍니다. 여기에는 이중층 두께와 돌파력이 포함됩니다.
AFM 이미징 및 힘 분광법에서 제공하는 정보는 멤브레인의 기계적 및 화학적 특성을 정의하는 데 도움이 됩니다. 이러한 특성은 환경 스트레스로부터 세포 지혈을 유지하고, 막 단백질을 함께 모으고, 단백질 복합체를 안정화하는 것과 같은 세포 과정에서 중요한 역할을 합니다.
원자 힘 현미경 (AFM)은 매우 날카로운 팁 (1)과 캔틸레버를 사용하여 샘플의 영역에 걸쳐 주사함으로써 표면의 화상을 생성한다. 캔틸레버의 이동은 시료의 표면 토폴로지를 프로빙. 액체 2-5에 공기 또는 거의 원시 상태에서 고정 된 샘플을 분석하는 그 다양성 때문에, 단백질, DNA와 세포막을 포함하여 - AFM 널리 생체 분자에 적용되었습니다.
외에 나노 미터 범위에서의 고해상도 영상화 능력에서, AFM 캔틸레버는 작용 힘 (부착 및 반발력) 및 샘플 5,6의 기계적 특성을 조사하기 위해 스프링 역할을한다. 이것은 힘 분광법으로 알려져있다. 이 모드에서, 프로브는 먼저 샘플 (도 1a)과 접촉을 상실 할 때까지 후퇴되고, 시료에 접근하고 그것에 힘을 발휘한다. 생성 된 곡선은 앱 모두 캔틸레버의 거리의 함수로서 힘을 보여바퀴벌레과 후퇴. 탄성률 등 여러 가지 특성은 재료의 강성을 측정하고, 접착력이 유도 될 수있다.
지원 지질 이중층은 고체 지지체 위에 누워 생물학적 모델 막이다 - 보통 운모, 붕 규산염 유리, 용융 실리카, 또는 실리콘 산화 7. 이들은 소포 증착과 같은 다양한 기술을 사용하여 제조되며, 랭 뮤어 - 블로 젯 방법 및 8,9 스핀 코팅. AFM 영상이 지원 이중층 (10)의 형성을 수행하고, 상이한 조성 11-15의 멤브레인에 의해 형성된 상이한 구조를 조사하기 위해 사용되었다.
접근 곡선의 피크에서 지원 이중층 결과에 힘 분광법을 수행. 이 피크는 이중층을 관통하기 위해 필요한 힘을 나타내고, 획기적인 힘이라고 부른다. 이중층의 두께는도 6 힘 곡선을 사용하여 측정 될 수있다. 이중층의 전형적인 획기적인 힘1-50 사이의 범위 윈 6. 이러한 특성은 지질 포장 (액체 또는 젤 상)과 구조 (아실 체인 길이와 불포화도)과 막 활성제 (16)에 의해 변경에 따라 달라집니다. 파열 배후 이론은 17을 설명했지만 이러한 캔틸레버 부드러움, 팁 반경 및 접근 속도와 같은 다른 변수는 실험 15, 16, 18 획기적인 힘에 영향을 미친다. 포스 분광법은 막 (21)의 안정성, 다른 지질 상 11,19, 펩티드 등 조성 의존성 12,20 변화뿐만 아니라, 다른 생 분자의 효과의 특성을 분석하기 위해 사용되어왔다.
지원 이중층의 평면 방향은보다 구조 및 막의 성질을 특성화하기 위해 이러한 표면 플라즈몬 공명 (22) 및 형광 현미경 11,19 같은 다른 방법으로 결합 AFM 유리하다.
이 자세한 영상 프로토COL은 소포 증착을 사용하여 지원 된 지질 이중층을 준비하고 AFM 힘 분광기로 분석하도록 구성된다. 다양한 크기의 소포는 이중층을 제조하는데 사용될 수 있지만,이 프로토콜은 소형 및 대형 단층 라멜라 소포에 초점을 맞춘다. 상 액체 주문 (패 O) 및 액체 무질서 (패 D) 단계로 분리 지원 이중층은 11, 15을 특징으로했다. 2 : 1의 비율로 막 2에 디 - 올레 일 포스파티딜콜린 (DOPC), 스 핑고 미엘린 (SM), 및 콜레스테롤 (Chol을)로 구성된다. 이 구성 모델 단백질 인신 매매 및 정렬, 세포 신호 및 다른 세포 과정 (23, 24)에 대한 중요한 플랫폼으로 작동하도록 제안 지질 뗏목,.
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지원 지질 이중층 1. 준비 (SLB) 11,12,21
2. 원자 힘 현미경 측정 (11, 12)
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DOPC 이루어지는 지원 지질 이중층 : SM : Chol을 (2 : 2 : 1) AFM 이미지화 하였다 (도 2 AC). 때문에 지질 조성물, SM / Chol을 풍부 L의 O 및 DOPC 풍부한 L d 개의 상을 관찰 하였다. AFM 영상에서 높이 프로파일은 막 구조에 대한 중요한 정보를 제공 할 수있다. 높이 프로파일을 조사하여 이중층 두께를 제공 할 수있는 막 (도 2b) 또는 L의 O / L의 d 개의 상 사이의 높이 차이에 결함의 존재를 측정 할 수있다. 또한, AFM은 특히 선택이 단계를 대표하는 지역과 힘 분광법 (- F 그림 2 D)를 사용하여 기계적 특성을 분석 할 수 있습니다. 힘 분광법 모드로부터 유도 력 곡선 힘 곡선 (도 2D 및 E)의 피크 하중 값을 찾음으로써 획기적인 힘...
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DOPC 이루어지는 SLB 수 : SM : Chol을 (2 : 2 : 1) 염화 칼슘에 의한 소포 흡착 및 파열 후에 운모 상에 형성 하였다. 이 지질 조성물 L D와 L 오 상으로 분리 하였다. L 오 단계는 스 핑고 마이 엘린과 콜레스테롤이 풍부한과 L의 D 단계 (11)보다 적은 유체 / 점성 (그림 1A)이다. L의 D 단계에서 L 오의 분리 주변 (그림 1B, C) 이상 상승으로 원형 구조를 명시한다. 플랫폼가 L D 단계에 둘러싸여 L 오 단계입니다. 막 결함 (또는 막에 구멍)도 (도 1b, 청색 화살표)이 보이는 결함에 걸쳐 높이 프로파일은 이중층의 두께를 나타낸다. L의 D / L의 O를 높이 차이는 ...
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저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.
이 작품은 (NO. 0,312,040 부여) 막스 플랑크 협회, 독일 암 연구 센터, 튀빙겐 대학과 Bundesministerium 대 Bildung 놀이 Forschung에 의해 지원되었다.
우리는 우리가이 원고의주의 독서의 힘 곡선 데이터와 박사 야콥 Suckale의 분석을 자동화 도와 에드워드 헤르만 감사합니다.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1,2-디올레오일-sn-글리세로-3-포스포콜린 | Avanti Polar Lipids, Inc. | 850375P | 는 밀봉된 바이알에 동결건조 분말로 제공됩니다. 개봉 시 클로로포름의 모든 분말을 녹이십시오. 건조된 지질 필름으로 여분의 저장, 불활성 분위기 하에서, -20 °C입니다. 방문 here를 참조하십시오. |
| 스핑고미엘린(뇌, 돼지) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 860062P | 는 밀봉된 대형 플라스틱 용기에 동결건조 분말로 제공됩니다. 개봉 시 클로로포름에 분말 분말의 주걱 끝을 녹입니다. 건조된 지질 필름으로 여분의 저장, 불활성 분위기 하에서, -20 °C. 방문 here를 참조하십시오. |
| 콜레스테롤 | Avanti Polar Lipids, Inc. | 700000P | 는 밀봉된 대형 플라스틱 용기에 동결건조 분말로 제공됩니다. 개봉 시 클로로포름에 분말 분말의 주걱 끝을 녹입니다. 건조된 지질 필름으로 여분의 저장, 불활성 분위기 하에서, -20 °C. 방문 here를 참조하십시오. |
| 염화나트륨 (NaCl), 99.8 % | Carl Roth GmbH + Co. KG | 9265.1 | |
| 염화칼륨 (KCl), 88 % | Sigma | P9541 | |
| 인산 수소 나트륨 (Na2< / sub>HPO4< / sub>), >99 % | AppliChem GmbH | A1046 | |
| 칼륨 이수소 인산 염 (KH 2< / sub>PO 4< / sub>), 99% | Carl Roth GmbH + Co. KG | 3904.1 | |
| 염화칼슘 이수화물 (CaCl2), 분자생물학 등급 | AppliChem GmbH | A4689 | |
| HEPES, 분자생물학 등급 | AppliChem GmbH | A3724 | |
| 유리 커버슬립, 24 엑스 60 mm, 1 mm 두께 | Duran Group | 2355036 | |
| 펀치 및 다이 세트 | 정밀 브랜드 제품, Inc | 40105 | |
| 광학 접착제 | Norland Products, Inc. | NOA 88 | 장파장 자외선에서 경화되면 경화되는 액체 접착제. |
| [header] | |||
| Mica blocks | NSC Mica Exports Ltd. | 이들은 면적이 최소 1제곱인치이고 두께가 0.006인치에서 0.016인치 사이인 운모 조각입니다. 그들은 배송을 위해 회사에서 특정 크기로 절단합니다. 작은 운모 디스크는 펀치와 다이 세트를 사용하여 운모 블록에서 펀칭할 수 있습니다. 항상 장갑이나 핀셋으로 운모를 다루십시오. | |
| 실험실 장비 그리스 | Borer Chemie AG | Glisseal N | |
| 리포좀 압출기 | Avestin | LiposoFast-Basic | 대안으로 Northern Lipids, Inc.의 제안을 살펴볼 수도 있습니다. |
| 접착 테이프 | 3M | Scotch(R) Magic (TM) Tape 810 (1-inch) | |
| Bath Sonicator | Bandelin Sonorex Digitec | DT-31 | No heating, 주파수: 35 kHz, 초음파 피크 출력: 160 W, HF 전력: 40 W. (데이터 시트) |
| 실리콘 나이트라이드 AFM 캔틸레버 | Bruker AFM 프로브 | DNP-10 | 각 캔틸레버에는 네 개의 팁이 있으며 공칭 팁 반경은 20nm입니다(최대 60μm; nm)입니다. 사양에 따라 공진 주파수가 18kHz이고 공칭 스프링 상수가 0.06N/m인 팁 D를 사용합니다. |
| Zeiss Axiovert 200 | AFM | JPK | |
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