April 26th, 2010
우리는 세포 굽힘 강성을 측정 광학 트랩과 커버 - 미끄럼 방지 표면에 부착된 굽힘 filamentous 박테리아 세포에 대한 프로토콜을 제시한다.
개별 대장균 세포의 굽힘 강성을 측정하려면 먼저 박테리아를 기하급수적으로 성장시킨 다음 화학적으로 처리된 커버 슬립 표면에 부착합니다. 이미 표면에 붙어있는 세포가 더 자라서 유연한 말단이 발달하도록하십시오. 다음으로 유전체 비드로 흐르고 비드를 가두어 세포의 유연한 끝으로 구부립니다.
절차의 마지막 단계는 광학 트랩으로 셀을 구부리고 결과 강제 변위 데이터를 측정하는 것입니다. 셀의 굽힘 강성은 강제 변위 데이터에 대한 선형 맞춤으로 계산할 수 있습니다. 안녕하세요, 저는 프린스턴 대학교 물리학과 Louis Sickler Institute of Integrative Genomics의 Joshua Shere 교수 연구실의 Steven Wong입니다.
오늘은 개별 에코 셀을 구부리는 절차와 결혼 세포 강성을 보여 드리겠습니다. 우리는 실험실에서 이 절차를 사용하여 박테리아 세포의 기계적 무결성에 대한 다양한 세포 내 구조의 기여도를 연구합니다. 시작하겠습니다.
이 절차를 시작하려면 LB 매체에서 지수 단계에서 3ml의 대장균 세포를 성장시킵니다. 세포가 0.2에서 0.4 사이의 600나노미터에서 광학 밀도에 도달하면 15분 동안 밀리리터당 50마이크로그램의 세팔렉신을 배양물에 보충하여 사상 성장을 유도합니다. 이 15분 동안 흐름 챔버를 만듭니다.
조각 사이에 3mm 간격이 있는 양면 테이프 두 개를 유리 슬라이드에 부착하고 그 위에 커버 슬립을 테이프로 붙입니다. 테이프 조각 사이의 틈은 액체가 흐르는 채널을 만듭니다. 물에 희석된 10마이크로리터의 1% 폴리에탈린을 마이크로 피펫 배양액으로 5분 동안 배양하여 PEI로 커버 슬립을 코팅합니다.
그런 다음 챔버의 한쪽 끝에 200마이크로리터의 물을 흐르게 하고 진공 청소기로 다른 쪽 끝을 모아 세척합니다. 세팔렉신이 있는 곳에서 박테리아를 성장시킨 지 15분 후, 마이크로 원심분리기에서 1ml의 세포를 스핀다운하고 세팔렉신으로 200마이크로리터의 LV에 재현탁합니다. 다음으로, 다시 한쪽 끝에는 마이크로 피펫을 사용하고 다른 쪽 끝은 진공 청소기로 청소하여 농축된 세포 배양액 50마이크로리터를 챔버로 흐르게 하고 코팅된 커버 슬립 배양을 3분 동안 유지합니다.
그런 다음 세팔렉신이 보충된 50마이크로리터의 Vel B로 세척합니다. 부착되지 않은 세포를 제거하려면 세포가 배양하는 동안 광학 포획 기기에 올려놓기 전에 부착된 세포가 성장할 수 있도록 섭씨 37도에서 30분에서 1시간 동안 챔버를 배양합니다. 물에 희석한 0.1% 폴리리신 중 하나에 0.5마이크로미터 직경의 폴리스티렌 비드 3개를 30분 동안 배양하여 폴리리신 코팅된 비드를 준비합니다.
구슬이 배양이 끝나면 마이크로 원심 분리기에서 회전시켜 3 번 씻고 1 ml의 물에 매달아 놓은 다음 구슬을 박테리아에 결합하고 세포의 결합 강성을 측정합니다. 이 프로토콜의 가장 어려운 측면은 굽힘, 강성을 측정하기 위해 좋은 셀을 기록하고, 찾고, 인식할 수 있다는 것입니다. 그리고 좋은 세포는 잘 정의 된 고착 된 끝과 자유 끝 장소가있는 세포입니다.
현미경의 플로우 챔버는 끝이 잘 정의된 고착된 세포를 찾습니다. 일부 셀은 한쪽 끝에만 부착되어 있고 다른 쪽 끝의 굽힘력으로 인해 전체 세포가 구부러지지 않고 회전합니다. 적합한 셀을 찾으려면 조이스틱으로 제어되는 스테이지 모션을 사용하여 트랩으로 각 셀을 빠르게 구부립니다.
적당한 세포가 발견되면, 비드 용액을 세팔렉신으로 lb로 2배 희석하고, 한쪽 끝으로 피펫팅하여 비드 용액 30마이크로리터를 플로우 챔버에 첨가하고 Kim 와이프 티슈로 다른 쪽 끝에서 부드럽게 흘러나오게 하여 떠다니는 비드를 광학적으로 포획하고 세포의 자유 팁에 만집니다. 마이크로피펫으로 챔버를 다시 세척하고 LB에 50마이크로리터의 세팔렉신이 함유된 Kim 흰색 조직을 사용하여 연결되지 않은 비드를 제거합니다. 다음으로, 사용자 정의 작성된 랩 뷰 프로그램을 실행하여 셀에 굽힘력을 적용하고 강제 변위 데이터를 기록합니다.
먼저 검출 레이저 빔 내에 부착된 비드를 RA 스캔하고 3D PSD 전압 신호를 기록하여 검출기 응답을 보정합니다. 그런 다음 현미경 이미지에서 세포의 장축을 식별합니다. 긴 세포 축을 확인한 후, 세포 기록을 이동시키면서 장축에 수직인 방향으로 세포를 단계적으로 이동시키고, 이동한 거리와 광학 트랩의 중심에서 비드의 변위를 측정합니다.
마지막으로, 이전에 측정된 트랩 강성을 사용하여 변위 값을 적용된 힘으로 변환하고 저장합니다. 여기에 파일링할 팁 변위 및 힘은 단일 셀에 대한 강제 변위 데이터입니다. 이 선의 기울기는 셀의 굽힘 강성입니다.
우리는 방금 대장균의 굽힘 강성을 광학 트랩과 결합하는 방법을 보여주었습니다. 이 절차를 사용할 때 잘 정의된 고착 끝과 자유 끝이 있는 좋은 셀을 찾는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 그게 다야.
시청해 주셔서 감사드리며 실험에 행운을 빕니다.
이 문서는 광학 트래핑 기법을 사용하여 필라멘트 형 세균 세포의 굽힘 강성을 측정하는 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 E. coli 세포를 성장시키고, 이를 커버 슬립에 부착하고, 굽힘 힘을 가하여 기계적 특성을 평가합니다.
Measuring bacterial cell stiffness provides a quantitative readout of structural integrity that can inform target validation in antimicrobial discovery. This biophysical assay enables mechanistic de-risking by linking genetic or chemical perturbations to functional mechanical phenotypes. The method supports early-stage hypothesis testing where changes in bending rigidity reflect alterations in cell wall biosynthesis or cytoskeletal organization.
The assay fits within the discovery continuum from target validation to lead optimization, providing orthogonal mechanical data to complement biochemical and growth-based assays.