Мы описываем, как доставлять белки и непроницаемые для клеток малые молекулы в культивируемые клетки млекопитающих с помощью простого протокола совместной инкубации с реагентом, который вызывает утечку эндоцитарных органелл.
Методическая статья
Мы описываем, как доставлять белки и непроницаемые для клеток малые молекулы в культивируемые клетки млекопитающих с помощью простого протокола совместной инкубации с реагентом, который вызывает утечку эндоцитарных органелл.
Высокомолекулярные стратегии доставки, как правило, используют в качестве эндоцитотический путь маршрута сотовых запись. Тем не менее, эндосом захвата серьезно ограничивает эффективность, с которой макромолекулы проникают цитозольного пространство клеток. Недавно мы обойти эту проблему путем идентификации реагента dfTAT, дисульфидной связью димер пептида TAT меченого флуорофором с тетраметилродамин. Мы сформировали флуоресцентно меченного димера прототип сотового проникновения пептид (СРР) ТАТ, dfTAT, который проникает живые клетки и достигает цитозольную пространство клеток с особенно высокой эффективностью. Цитозольного доставка dfTAT достигается в нескольких клеточных линий, в том числе первичных клеток. Кроме того, доставка не заметно повлиять на жизнеспособность клеток, пролиферацию или экспрессию генов. dfTAT может доставить небольшие молекулы, пептиды, антитела, ферменты, биологически активные и транскрипционный фактор. В этом докладе мы описываем протоколы, участвующие в DFTAСинтез Т и клеточная доставки. В рукописи описано, как контролировать количество белка подаваемого в цитозоле клеток пространстве, изменяя количество белка вводят внеклеточно. Наконец, обсуждаются текущие ограничения этой новой технологии и этапов в проверке доставку. Описанные протоколы должны быть чрезвычайно полезны для клеточных анализов, а также для манипулирования экс виво и перепрограммирования клеток.
Доставка белки, пептиды или клеточных непроницаемый малых молекул в живых клетках часто желательно во многих биологических или биотехнологических приложений (сотовой изображений, функциональные пробы, сотовые перепрограммирования, и т.д.). 1-4. Многие подходы доставки уже сообщалось, в том числе микроинъекции, электропорации или использования носителей агенты (например., Cell-проникающих пептидов, таких как ТАТ, липиды) 5-7. Каждый метод, как правило, имеет определенные плюсы и минусы, которые могли бы сделать эти подходы достаточно для некоторых приложений, но не для других. Общие вопросы включают плохие эффективность доставки и / или отсутствие контроля, сколько материал поставляется 8,9, токсичности или вредного физиологического воздействия 10,11, отсутствие временной контроль, доставка в несколько клеток, но не в целом населения (например., микроинъекции) 12, и сложный химический сопряжения или формулировка схемы 11.
S = "jove_content"> В последнее время мы разработали новую стратегию доставки, которая обходит эти ограничения. Эта стратегия опирается на пептида по имени dfTAT (димер люминесцентные ТАТ) 13. dfTAT происходит от хорошо знаю клеток проникающим пептида (СРР) ТАТ. dfTAT содержит две дисульфидные связаны копии ТАТ меченные флуорофора тетраметилродамин. Несмотря на сходство, ТАТ и dfTAT значительно отличаются деятельности. ТАТ обычно интернализации в клетки эндоцитоза. Это СРР, однако, остается в основном в ловушке внутри эндосом (это, как правило, приводит к распределению точечной пептида внутри клеток при рассмотрении с помощью флуоресцентной микроскопии). Как ТАТ, dfTAT эффективно эндоцитозу клетками. Тем не менее, dfTAT не оставаться в ловушке внутри эндосом. Вместо этого, он опосредует утечки эндосом таким образом, что является чрезвычайно эффективным. Эндосомолитического деятельность dfTAT то может быть использована для доставки макромолекул с помощью простого анализа инкубации.
ntent "> В настоящее время понимание процесса доставки выглядит следующим образом. dfTAT вызывает макропиноцитозом. В результате, клетки инкубировали с dfTAT занять растворимые белки, пептиды, или небольших молекул (молекул интересов, МВД), присутствующих в средствах массовой информации по жидкости фазы эндоцитоз (рисунок 1). Взаимодействие между dfTAT и МВД не нужны, пока обе структуры трафика вместе в эндоцитотического пути. Как dfTAT достигает определенного порога в пределах просвет эндоцитотических органелл, он выражает свою деятельность утечки эндосом (молекулярные данные остаются полностью охарактеризованы). Содержание просвет негерметичных органелл, и, следовательно, МВД, затем выбрасывается в клетках. Этот подход, следовательно, очень удобно, так как отпадает необходимость в схемах сопряжения или композиции с MOI. Кроме того, из-за dfTAT является непосредственно не модификации MOI, следует также не мешают функции MÕIS раз внутриклеточной доставки достигается. Кроме того, концентрациюdfTAT используется доставки независимым от МВД в средствах массовой информации. Например, концентрация dfTAT может поддерживаться постоянным между различными экспериментами, чтобы гарантировать воспроизводимость эффективность в утечки эндосомный. В противоположность этому, концентрация МВД в среде может быть постепенно изменяется для достижения желаемых уровней МВД поставляется в цитозоле.Высокая эффективность эндосом утечки достигается с dfTAT удивительно безвредны для многих клеток, протестированных на сегодняшний день. Это потому, что сюрприз эндоцитотический органеллы важным компонентом клеток и можно было бы ожидать, что резкое утечки посредничестве dfTAT будет сопровождаться вредных клеточных реакций. Тем не менее, обработанные клетки размножаются с такой же скоростью, как необработанных клетках и не отображать любые существенные изменения в их транскриптома. Кроме того, доставка может быть повторен в течение нескольких минут с эффективностью доставки воспроизводимых, указывая, что клетки могут либо терпеть или восстановить из процесса доставки без потериих способность к эндоцитоза или утечки эндосомный. Тонкие клеточные ответы могут иметь место во время dfTAT доставки и молекулярных деталях, что эти ответы могут быть еще предстоит исследовать. Тем не менее, комбинируя высокую эффективность, удобство протоколов, а также отсутствие токсичности, эта поставка подход должен доказать сразу полезна во многих приложениях на основе клеток. Протоколы, представленные здесь, направлены на то, что эта технология доступна для научного сообщества.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. SPPS: CK (ПМР) TATG (fTAT) Синтез
Примечание: dfTAT производится в два этапа: синтез мономеров fTAT путем синтеза пептидов в твердой фазе с последующим дисульфида димеризации облигаций для формирования dfTAT.
2. Окисление Реакция: dfTAT поколения
3. Измерение dfTAT Концентрация
4. Сотовые Эксперименты Доставка
5. приободрить Концентрация МВД Поставляется
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Для оценки разницы между fTAT и dfTAT, HeLa клетки инкубировали в течение 1 часа с каждым пептидом, чтобы определить разницу в их клеточной локализации. Интернализация два СРР оценивалось с помощью флуоресцентной микроскопии. На рисунке 2 показано, что fTAT (20 мкМ) локализуется в распределении точечных. Это распределение соответствует пептид остальные захвачены в эндосомах. В противоположность этому, сигнал флуоресценции от dfTAT (5 мкМ) показывает равномерное распределение по всей цитозоле и ядра.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Клетки, используемые для доставки dfTAT не должны быть чрезмерно сливной (> 90% слияния), так как это может повлиять на эффективность доставки. Клетки также должна быть здоровой: мертвые клетки в культуре могут освободить апоптоза фрагменты, с которыми могут взаимодействовать dfTAT (например, ДНК из деградированных ядер). Это в свою очередь может мешать эффективности доставки и качества изображения. Клетки должны быть тщательно промывают, чтобы удалить FBS перед добавлением dfTAT. БСА присутствует в FBS може...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта статья была поддержана премией No R01GM087227 от Национального института общих медицинских наук, Программы перспективных исследований Нормана Акермана и Фонда Роберта А. Уэлча (грант A-1769).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Гепарин | Sigma | CAS 9041-08-1 | |
| SYTOX Blue | Invitrogen | S11348 | |
| SYTOX Green | Invitrogen | S7020 | |
| nrL15 L-15 (–) цистеин | Гиклон | Специальный заказ | |
| Fmoc-защищенные аминокислоты | Novabiochem | ||
| dfTAT | Образцы будут предоставлены по запросу (контакты: pellois@tamu.edu) | ||
| Шкаф | |||
| Инвертированный эпифлуоресцентный микроскоп | Olympus | модели IXB1 | оснащен нагревательным столиком, поддерживаемым на уровне 37°; C и с камерой Rolera-MGI Plus с обратной подсветкой, умножающим электроны и зарядовое устройство (EMCCD) (Qimaging). |
| 37 ° C увлажненный, 5% CO2 | |||
| синтезатора пептидов или сосуд для ручного синтеза |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение