Method Article

Wizualizacja organizacji i dynamiki kory mózgowej w mikroorganizmach przy użyciu mikroskopii fluorescencyjnej z całkowitym wewnętrznym odbiciem

DOI:

10.3791/3982

May 1st, 2012

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikroskopia Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) to potężne podejście do obserwacji struktur blisko powierzchni komórki przy wysokim kontraście i rozdzielczości czasowej. Pokazujemy, w jaki sposób TIRF można wykorzystać do badania dynamiki białek w korze komórek bakteryjnych i grzybiczych zamkniętych w ścianie komórkowej.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikroskopia TIRF stała się potężną technologią obrazowania do badania czasoprzestrzennej dynamiki cząsteczek fluorescencyjnych in vitro i w żywych komórkach1. Zjawisko optyczne całkowitego odbicia wewnętrznego występuje, gdy światło przechodzi z ośrodka o wysokim współczynniku załamania światła do ośrodka o niskim współczynniku załamania światła pod kątem większym niż charakterystyczny kąt krytyczny (tj. bliżej równolegle do granicy). Chociaż w takich warunkach całe światło jest odbijane z powrotem, powstaje fala ulotna, która rozchodzi się w poprzek i wzdłuż granicy, która zanika wykładniczo wraz z odległością i przenika tylko przez obszary próbki o długości 100-200 nm w pobliżu granicy faz2. Oprócz zapewnienia doskonałej rozdzielczości osiowej, zmniejszone wzbudzenie nieostrych fluoroforów tworzy bardzo wysoki stosunek sygnału do szumu i minimalizuje szkodliwe skutki fotowybielania2,3. Będąc techniką szerokokątną, TIRF umożliwia również szybsze pozyskiwanie obrazu niż większość konfiguracji konfokalnych opartych na skanowaniu.

Na pierwszy rzut oka, niska głębokość penetracji TIRF wydaje się być niekompatybilna z obrazowaniem komórek bakteryjnych i grzybiczych, które często są otoczone grubymi ścianami komórkowymi. Wręcz przeciwnie, odkryliśmy, że ściany komórkowe komórek drożdży i bakterii faktycznie poprawiają użyteczność TIRF i zwiększają zakres obserwowalnych struktur4-8. Wiele procesów komórkowych może być zatem bezpośrednio dostępnych dla TIRF w małych, jednokomórkowych mikroorganizmach, które często oferują potężne techniki manipulacji genetycznej. Pozwala nam to na przeprowadzanie eksperymentów biochemicznych in vivo, w których kinetyka oddziaływań i aktywności białek może być bezpośrednio oceniana w żywych komórkach.

Opisujemy tutaj poszczególne kroki wymagane do uzyskania wysokiej jakości obrazów TIRF dla komórek Saccharomyces cerevisiae lub Bacillus subtilis. Zwracamy uwagę na różne problemy, które mogą mieć wpływ na wizualizację TIRF sond fluorescencyjnych w komórkach i ilustrujemy procedurę kilkoma przykładami zastosowań. Na koniec pokazujemy, w jaki sposób obrazy TIRF można jeszcze bardziej poprawić przy użyciu sprawdzonych technik przywracania obrazów.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie próbki

  1. Przygotowanie szkiełek nakrywkowych
    Szkiełka nakrywkowe należy oczyścić z cząstek kurzu, ponieważ TIRF jest wrażliwy na sygnały tła powstające z szkiełka nakrywkowego (rys. 1A, film 1).
    1. Za pomocą kleszczy umieść szkiełka nakrywkowe w ceramicznym uchwycie z pokrywką.
    2. Napełnij szklany pojemnik 1 M NaOH (może być wielokrotnie używany).
    3. Inkubować przez 2 godziny przy powolnej, ciągłej rotacji (wytrząsarka orbitalna). Nadmierna inkubacja (> 8 godzin) spowoduje powstanie nieprzezroczystych szkiełek nakrywkowych.
    4. ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikroskopia TIRF jest techniką z wyboru do obrazowania białek obwodowych. Niska głębokość penetracji pola ulotnego minimalizuje nieostre światło, co prowadzi do bardzo dobrego stosunku sygnału do szumu i umożliwia pozyskiwanie danych z dużą liczbą klatek na sekundę lub obrazowanie bardzo słabo eksprymowanych białek. Połączenie wysokiego kontrastu i dużej liczby klatek na sekundę sprawia, że mikroskopia TIRF jest doskonałym narzędziem do obrazowania czasoprzestrzennej dynamiki białek zlokalizowanych korowo. Co ciekawe, gr.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca została sfinansowana przez towarzystwo Maxa Plancka.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Wytrząsarka orbitalnaUniEquipUNITWIST 3-D ROCKER SHAKER
MikroskopIndywidualna konfiguracja
Szklany pojemnik Vitlab340-232880353
Ceramiczny stojak do barwieniaThomas Scientific8542E40
Concanavalin ASigma-AldrichL7647
Szkiełka nakrywkowe #1(18 x 18 mm)Menzel-GlaserBB018018A1
Olejek immersyjnyMenzel-GlaserAA00000102E
Zeiss, Inc.Immersol 518F
AgarozaInvitrogen16500-500
FluoSpheresInvitrogenF8795
TIRF Szkiełka mikroskopowe Carl

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Axelrod, D., Thompson, N. L., Burghardt, T. P. Total internal inflection fluorescent microscopy. J. Microsc. 129, 19-28 (1983).
  2. Axelrod, D., Omann, G. M. Combinatorial microscopy. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 7, 944-952 (2006).
  3. Axelrod, D.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Total Internal Reflection FluorescenceTIRF MicroscopyMicroorganism ImagingCell Cortex DynamicsProtein LocalizationFluorescence Recovery After PhotobleachingImage Restoration TechniquesSaccharomyces CerevisiaeBacillus SubtilisLaser Alignment

Related Articles