$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Мы описали метод локализованного рекрутирования белков mOrange-Nano на модельных мембранах, таких как поддерживаемый липидный бислой и гигантские униламеллярные везикулы, с использованием фотопереключаемого белка disiLID8. Аспекты, влияющие на качество рисунка, включают качество белков, а также хорошее качество SLB и GUV.
Чтобы обеспечить хорошее качество белка после сцеживания и очистки, важно сначала оценить фотопереключаемые свойства disiLID. Для этого необходимо измерить поглощение кофактора ФМН в темноте и после синего освещения. Ожидается, что УФ-ВИД спектры disiLID покажут характерный тройной пик кофактора FMN в темноте, который значительно уменьшается при освещении синим светом и восстанавливается втемноте 13. Это фотопереключаемое поведение имеет решающее значение для получения воспроизводимого и обратимого рекрутинга на следующих этапах. Работа с защитным красным светом и воздействие на disiLID минимального внешнего освещения во время подготовки образцов повышает производительность экспериментов.
Еще одним важным этапом и, возможно, самым важным является формирование правильных SLB. Дефекты в мембранах и/или образование неоднородных SLB (т.е. наличие многослойных или заплатенных SLB) повлияют на качество структуры белка. Поэтому неопытным пользователям рекомендуется воспроизвести протокол, пометив внедорожники некоторыми мембранными красителями, такими как DiD и DiO, чтобы сформировать флуоресцентно меченные SLB. Таким образом, свойства и качество SLB можно хорошо охарактеризовать с помощью флуоресцентной микроскопии. Измерения FRAP представляют собой типичный подход к оценке качества SLB путем оценки текучести мембран. В качестве альтернативы, в случае биотинилированных SLB, подобных описанным в настоящем протоколе, для визуализации и оценки качества SLB можно использовать флуоресцентно меченые SAv (например, Atto 488-SAv).
В первой части протокола описывается формирование паттернов на SLB. Чтобы обеспечить оптимальный результат, важно добавить mOrange-Nano в SLB и дать образцу инкубироваться в темноте в течение 15 минут. Во время фотоактивации выбор ROI не ограничивается конкретным размером. Тем не менее, интенсивность лазера и время воздействия необходимо регулировать, чтобы уменьшить нежелательное фотообесцвечивание флуоресцентных белков.
Этот метод не ограничивается биотинилированными белками, и для привязки disiLID к SLB могут быть использованы другие подходы. Например, disiLID, помеченный His, может быть экспрессирован и закреплен на Ni-NTA-содержащих SLB. Тем не менее, крайне важно экспрессировать Nano и disiLID с разными метками, чтобы избежать замены белков на SLB. Этот метод также позволяет инвертировать порядок белков, тем самым функционализируя SLB с Nano и рекрутируя disiLID (или белки, слитые с disiLID) при освещении синим светом.
Для динамического контроля локализации белка должна быть возможна многократная обратимая локализация белка в выбранной области. Для достижения этой цели концентрация Nano (200 нМ) в растворе является критическим параметром для получения высокой обратимости.
Еще одной проблемой является привлечение Nano к дисиLID-функционализированной поверхности GUV. Как и в случае структурирования белков на SLB, этот метод может быть распространен на различные стратегии функционализации мембран. В этом протоколе весь GUV освещался синим светом для привлечения mOrange-Nano на всей поверхности GUV. Тем не менее, выбор небольших ROI, локализованных на мембране GUV, должен привести к точной локализации белков в более ограниченной области.
Этот метод имеет только ограничение, связанное с выбором флуорофора, используемого для визуализации набора Nano на мембране внедорожников или GUV. В частности, следует избегать флуорофоров со спектром возбуждения в диапазоне синего света, так как их использование будет препятствовать фотоактивации (dis)iLID. Таким образом, для этого типа экспериментов рекомендуется выбирать флуорофоры в зеленом или красном диапазоне света (например, mOrange или Cy5).
Конструкция disiLID предлагает простой и адаптируемый способ улучшения рекрутирования локальных белков в мембранах и расширяет динамический диапазон iLID и Nano из оптогенетики4. Эти методы сосредоточены на привлечении Nano на мимические мембраны, такие как липидные бислои и GUV. Тем не менее, этот подход может быть распространен на многочисленные оптогенетические инструменты в клетках, где (dis)iLID или Nano связаны с мембраной.