Описан способ получения и живой визуализации неразбавленных цитоплазматических экстрактов из яиц Xenopus laevis .
Методическая статья
Описан способ получения и живой визуализации неразбавленных цитоплазматических экстрактов из яиц Xenopus laevis .
Традиционно используемые для объемных биохимических анализов, экстракты яиц Xenopus laevis стали мощным инструментом на основе визуализации для изучения цитоплазматических явлений, таких как цитокинез, формирование митотического веретена и сборка ядра. Основываясь на ранних методах, которые изображали фиксированные экстракты, отобранные в редкие временные точки, последние подходы изображают живые экстракты с использованием покадровой микроскопии, выявляя более динамические особенности с улучшенным временным разрешением. Эти методы обычно требуют сложной обработки поверхности сосуда визуализации. Здесь мы представляем альтернативный метод живой визуализации экстрактов яиц, которые не требуют химической обработки поверхности. Он прост в реализации и использует серийные лабораторные расходные материалы для визуализации. Описана система, которая может быть использована как для широкоугольной, так и для конфокальной микроскопии. Он предназначен для визуализации экстрактов в 2-мерном (2D) поле, но может быть легко расширен до визуализации в 3D. Он хорошо подходит для изучения формирования пространственного рисунка в цитоплазме. С репрезентативными данными мы демонстрируем типичную динамическую организацию микротрубочек, ядер и митохондрий в интерфазных экстрактах, приготовленных с использованием этого метода. Эти данные изображения могут предоставить количественную информацию о цитоплазматической динамике и пространственной организации.
Цитоплазма составляет основной объем клетки и имеет четкую организацию. Ингредиенты эукариотической цитоплазмы могут самособираться в широкий спектр пространственных структур, таких как микротрубочки и аппарат Гольджи, которые, в свою очередь, динамически располагаются и переворачиваются в зависимости от идентичности клетки и физиологического состояния. Таким образом, понимание пространственной организации цитоплазмы и ее связи с клеточными функциями важно для понимания того, как работает клетка. Экстракты яиц Xenopus laevis традиционно использовались для объемных биохимических анализов 1,2,3,4,5,6,7,8, но недавняя работа устанавливает их как мощную живую систему визуализации для механистических исследований цитоплазматических структур и их клеточных функций 9,10,11, 12,13,14,15,16,17,18. Эти неразбавленные экстракты сохраняют многие структуры и функции цитоплазмы, позволяя при этом прямые манипуляции с цитоплазматическим содержимым, недостижимые в обычных клеточных моделях19,20. Это делает их идеальными для характеристики цитоплазматических явлений и препарирования их механистических основ.
Существующие методы визуализации экстрактов требуют химической модификации поверхности или изготовления микрофлюидных устройств. Один метод на основе чехла требует пассивации полиэтиленгликолем (ПЭГ) стеклянных покровных пластин21. Метод, основанный на микроэмульсии, требует осаждения из пара трихлор(1H,1H,2H,2H-перфтороктил)силана на стеклянных поверхностях22,23. Системы на основе микрофлюидов позволяют точно контролировать объем, геометрию и состав капель экстракта, но требуют специализированных средств микропроизводства 11,12,24.
Здесь мы представляем альтернативный метод визуализации экстрактов яиц, который прост в реализации и использует легкодоступные, недорогие материалы. Это включает в себя подготовку камеры визуализации с затвором и крышкой, покрытой фторированной этиленпропиленовой лентой (FEP). Камера может быть использована для визуализации экстрактов с различными системами микроскопии, включая стереоскопы и вертикальные и инвертированные микроскопы. Этот метод не требует химической обработки поверхностей при достижении аналогичной оптической чистоты, полученной с помощью существующих методов на основе стекла, рассмотренных выше. Он предназначен для изображения слоя экстрактов с равномерной толщиной в 2D-поле и может быть легко расширен для изображения 3D-объема экстрактов. Он хорошо подходит для покадровой визуализации коллективного цитоплазматического поведения в большом поле зрения.
Мы использовали экстракты яиц с межфазным арестом, чтобы продемонстрировать наш метод визуализации. Подготовка экстракта осуществляется в соответствии с протоколом Деминга и Корнблута19. Короче говоря, яйца, естественно остановленные в метафазе мейоза II, измельчаются низкоскоростным вращением. Этот спин освобождает цитоплазму от мейотического ареста и позволяет экстракту переходить в интерфазу. Обычно цитохалазин B добавляют перед дробильным спином для ингибирования образования F-актина. Тем не менее, он может быть опущен, если требуется F-актин. Циклогексимид также добавляют перед дробильным спином, чтобы предотвратить попадание межфазного экстракта в следующий митоз. Экстракты впоследствии помещают в вышеупомянутые камеры визуализации и помещают на микроскоп. Наконец, изображения записываются с течением времени через определенные промежутки времени камерой, подключенной к микроскопу, создавая покадровые серии изображений, которые фиксируют динамическое поведение экстракта в 2D-поле.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все методы, описанные здесь, были одобрены Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию (IACUC) Стэнфордского университета.
1. Подготовка слайдов и обложек
2. Подготовка и живая визуализация межфазно-остановленных экстрактов яиц
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующий протокол адаптирован из Деминга и Корнблута19, Мюррея20 и Смайта и Ньюпорта25 с изменениями. Все этапы должны выполняться при комнатной температуре, если не указано иное.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Экстракты яиц Xenopus laevis можно использовать для изучения самоорганизации цитоплазмы во время интерфазы. На рисунке 2А показаны результаты успешного эксперимента. Мы дополнили интерфазно-арестованные экстракты демембранированными ядрами сперматозоидов Xenopus laevis 19 в концентрации 27 ядер/мкл и 0,38 мкМ очищенного GST-GFP-NLS 27,28,29,30<...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Экстракты яиц Xenopus laevis стали мощной модельной системой для визуализационных исследований различных субклеточных структур 10,14,15,16,17,18,21,31,32,33,34,35,36 и цитоплазматической организации в целом <...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Мы благодарим J. Kamenz, Y. Chen и W. Y. C. Huang за комментарии к рукописи. Эта работа была поддержана грантами Национальных институтов здравоохранения (R01 GM110564, P50 GM107615 и R35 GM131792), присужденными Джеймсу Э. Ферреллу-младшему.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Центрифужная пробирка 17 мл | Beckman Coulter | 337986 | |
| 22x22 мм квадратная #1 крышка | стекла Corning | 284522 | |
| Апротинин | MilliporeSigma | 10236624001 | ингибитор протеазы |
| Циклогексимид | MilliporeSigma | 01810 | Ингибитор синтеза белка |
| Цитохалазин B | MilliporeSigma | C6762 | Актин ингибитор полимеризации |
| Самка Xenopus laevis лягушки | Nasco | LM00535MX | |
| флуоресцентный HiLyte 488 меченый тубулиновый белок | Cytoskeleton, Inc. | TL488M-A | Для визуализации цитоскелета микротрубочек |
| флуоресцентный HiLyte 647 меченый тубулиновый белок | Cytoskeleton, Inc. | TL670M-A | Для визуализации цитоскелета микротрубочек |
| Фторированный этиленпропилен (FEP) оптически прозрачная лента | CS Hyde company | 23-FEP-2-5 | |
| Стеклянная пипетка Пастера | Fisher Scientific | 13-678-20C | |
| Хорионический гонадотропин человека (ХГЧ) | MilliporeSigma | CG10 | |
| Промысел для визуализации | Электронная микроскопия Sciences | 70327-8S | |
| Лойпептин | МиллипорСигма | 11017101001 | ингибитор протеазы |
| Предметные стекла Микроскоп | Fisher Scientific | 12-518-100B | |
| Минеральное масло | MilliporeSigma | 330760 | |
| MitoTracker Red CMXRos | Thermo Fisher Scientific | M7512 | Для визуализации митохондрий |
| Гонадотропин сыворотки крови беременной кобылы (PMSG) | BioVendor | RP1782725000 | |
| Роликовый аппликатор | Amazon | B07HMBJSP8 | Для нанесения ленты FEP на стекольные стекла и покровные стекла |
| Лезвия бритвы однолезвийные | Fisher Scientific | 12-640 | Для удаления излишков ленты FEP |
| Трансферная пипетка | Fisher Scientific | 13-711-7M |
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