Kracht-gevoelige, zijn genetisch gecodeerde FRET sensoren recentelijk naar voren gekomen als een belangrijk instrument voor het meten van treksterkte gebaseerde krachten in levende cellen, inzicht in hoe mechanische krachten in eiwitten 1, 2, 3, 4 aangebracht. Met deze tools, kunnen onderzoekers het niet-invasief intracellulaire krachten in levende cellen met behulp van conventionele tl-microscopen. Deze sensoren bestaan uit een FRET-paar (donor en acceptor fluorescerende eiwitten, meestal een blauwe donor en acceptor geel) gescheiden door een elastisch peptide 3. In tegenstelling tot de C- of N-terminale tagging, wordt deze sensor ingebracht in een interne plaats van een eiwit om de mechanische kracht overgebracht in het eiwit te meten, gedraagt als een moleculaire spanningsmeter. Verhoogde mechanische spanning over de sensor resulteert in een grotere afstand tussen de FRET-plucht, wat resulteert in verminderde FRET 3. Hierdoor wordt de FRET omgekeerd evenredig met trekkracht.
Deze fluorescerende gebaseerde sensoren zijn ontwikkeld voor focale adhesie-eiwitten (vinculin 3 en talin 4), cytoskeletproteïnen (α-actinine 5) en cel- junction eiwitten (E-Cadherine 6, 7, VE-cadherine 8 en PECAM 8). De meest gebruikte en goed gekarakteriseerde elastische linker in deze biosensoren heet TSmod en bestaat uit een herhaalde sequentie van 40 aminozuren, (GPGGA) 8, die was afgeleid van de spin zijdeproteïne flagelliform. TSmod is aangetoond gedragen als een lineaire elastische nano-veer, met FRET reactiviteit op 1-5 pN trekkracht 3. Verschillende lengten flagelliform kan worden gebruikt om de dynamische r wijzigenange van TSmod FRET-force gevoeligheid 9. Naast flagelliform, spectrine herhalingen 5 en villin kopstuk peptide (bekend als HP35) 4 werden gebruikt als elastisch peptiden tussen FRET-paren soortgelijke werking biosensoren 4. Tot slot, een recent rapport bleek dat TSmod ook kan worden gebruikt om drukkrachten 10 detecteren.
We hebben onlangs een krachtsensor de linker van de nucleo-cytoskelet (LINC) complex eiwit Nesprin2G ontwikkeld door TSmod ingebracht in een eerder ontwikkelde afgeknot eiwit Nesprin2G zogenaamde mini-Nesprin2G (figuur 2C), die eveneens gedraagt endogene Nesprin-2G 11. LINC complex bevat meerdere eiwitten die leiden vanaf de buitenzijde naar de binnenzijde van de kern, die de cytoplasmatische cytoskelet de nucleaire lamina. Nesprin-2G is een structureel eiwit bindt aan zowel deactine cytoskelet in het cytoplasma en SUN eiwitten in de perinucleaire ruimte. Met behulp van onze biosensor, waren we in staat om aan te tonen dat Nesprin-2G is onderworpen aan actomyosine-afhankelijke spanning in NIH3T3 fibroblasten 2. Dit was de eerste keer dat kracht werd direct gemeten over een eiwit in de nucleaire LINC complex, en het is waarschijnlijk een belangrijk instrument om de rol van kracht op de kern in Mechanobiology begrijpen geworden.
Onderstaande protocol geeft een gedetailleerde methodologie van de Nesprin-2G krachtsensor gebruiken en het uiten van de Nesprin spanningssensor (Nesprin-TS) in zoogdiercellen, en het verzamelen en analyseren van FRET afbeeldingen cellen die Nesprin- TS. Behulp van een omgekeerde confocale microscoop uitgerust met een spectrale detector, een beschrijving van het gesensibiliseerde emissie gemeten FRET gebruikt spectrale ontmenging en ratiometrische FRET beeldvorming verschaft. De output ratiometrische beelden kunnen worden gebruikt om de relatieve qua makenntitative kracht vergelijkingen. Hoewel dit protocol is gericht op de expressie van Nesprin-TS in fibroblasten is gemakkelijk aan andere zoogdiercellen, waaronder beide cellijnen en primaire cellen. Bovendien kan dit protocol als het gaat om beeldacquisitie en FRET analyse gemakkelijk worden aangepast aan andere FRET-gebaseerde biosensoren kracht die zijn ontwikkeld voor andere eiwitten.