Чувствительная к Силе, генетически кодируемые сенсоры FRET недавно появились в качестве важного инструмента для измерения растяжения на основе силы в живых клетках, обеспечивая понимание того , как механические силы прикладываются белки 1, 2, 3, 4. С помощью этих инструментов, исследователи могут неинвазивно изображения внутриклеточных сил в живых клетках с помощью обычных флуоресцентных микроскопов. Эти датчики состоят из FRET-пары (донорные и акцепторные флуоресцентных белков, наиболее часто синий донор и желтый акцептор) , разделенная упругого пептидом 3. В отличии от С- или N-концевого мечения, этот датчик вставлен во внутреннем сайт белка для измерения механической силы, передаваемой через белок, ведет себя как датчик молекулярной деформации. Повышение механических напряжений через результаты датчика к увеличению расстояния между FRET-рвоздух, что приводит к снижению FRET 3. В результате лада обратно пропорциональна растягивающей силы.
Эти флуоресцентные основой датчики были разработаны для координационных белков адгезии (винкулины 3 и талины 4), белков цитоскелета (α-актинин 5), и клетка-клетка соединительных белков (Е-кадгерин 6, 7, VE-кадгерин 8 и РЕСЫ 8). Наиболее часто используемый и хорошо характеризуются упругий линкер в этих биосенсорах известен как TSmod и состоит из повторяющихся последовательности из 40 аминокислот, (GPGGA) 8, который был получен из паука шелка белка жгутовидного. TSmod было показано, ведет себя как линейная упругую нано-пружину, с FRET отзывчивостью к 1 до 5 пН растягивающего усилия 3. Различные длины жгутовидного могут быть использованы для изменения динамического гАнж из TSmod FRET силы чувствительности 9. В дополнении к жгутовидному, спектрин повторяет 5 и виллина заставку пептид (известный как HP35) 4 были использован в качестве эластичных пептидов между FRET-паром в аналогичных силовых биосенсорах 4. Наконец, недавний отчет показал , что TSmod также может быть использована для обнаружения сжимающих сил 10.
Недавно мы разработали датчик силы для линкера-цитоскелета ядерно (ЛИНК) сложный белок Nesprin2G с помощью TSmod вставляется в ранее разработанном усеченный белок Nesprin2G известного как мини-Nesprin2G (рис 2С), которая ведет себя так же , как эндогенные Nesprin-2G 11. Комплекс ЛИНКА содержит множество белков, которые ведут от наружного к внутренней части ядра, связывая цитоплазматические цитосколют к ядерной пластинке. Nesprin-2G представляет собой структурный белок связывания с какактина цитоскелета в цитоплазме и SUN белки в перинуклеарном пространстве. Используя наш биосенсор, мы смогли показать , что Nesprin-2G подлежит актомиозиновую-зависимую напряженность в NIH3T3 фибробластах 2. Это был первый раз, когда сила измеряется непосредственно через белок в комплексе ядерного ЛИНКА, и это, вероятно, станет важным инструментом для понимания роли силы на ядре в mechanobiology.
Протокол ниже приводится подробная методикой, как использовать датчик силы Nesprin-2G, в том числе экспрессии датчика натяжения Nesprin (Nesprin-TS) в клетках млекопитающих, а также сбора и анализа FRET изображений клеток, экспрессирующих Nesprin- TS. Используя перевернутую конфокальной микроскопии, оснащенный детектором спектрального, описание того, как измерить сенсибилизированные излучение FRET с использованием спектральной расслоении и обеспечивается ратиометрический FRET изображений. Выходные логометрических изображения могут быть использованы для относительного кваntitative сила сравнения. Хотя этот протокол ориентирован на экспрессию Nesprin-TS в фибробластах, он легко адаптируется к другим клеткам млекопитающих, в том числе обеих клеточных линий и первичных клеток. Кроме того, этот протокол, как он относится к приобретению и анализу изображений FRET может быть легко адаптирован к другим силе биосенсоров на основе FRET, которые были разработаны для других белков.