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Biology

Nanogold Markierung der Hefe Endosomale System für Ultrastrukturanalysen

Published: July 14, 2014 doi: 10.3791/51752

Summary

Hefe, Saccharomyces cerevisiae, war ein wichtiger Modellorganismus zu identifizieren und zu untersuchen Gene Regelung der Biogenese und Funktion des endosomalen Systems. Hier präsentieren wir eine detaillierte Protokoll für die spezifische Markierung von den Endosomen für ultrastrukturelle Studien.

Abstract

Endosomen sind einer der Hauptmembransortier Checkpoints in eukaryotischen Zellen, und sie Verwertung oder Vernichtung von Proteinen regulieren hauptsächlich von der Plasmamembran und Golgi. Als Ergebnis der endosomalen System spielt eine zentrale Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase Zelle, und Mutationen in Genen zu diesem Netzwerk von Organellen durch Vesikeltransport miteinander verbunden gehören, verursachen schwere Erkrankungen wie Krebs und neurobiologischen Erkrankungen. Es ist daher von größter Bedeutung, um die Mechanismen der Biogenese und der Organisation des endosomalen System zugrunde liegen. Die Hefe Saccharomyces cerevisiae ist in dieser Aufgabe entscheidend. Um spezifisch zu markieren und zu analysieren, auf ultrastruktureller Ebene die endosomalen System dieser Modellorganismus, hier präsentieren wir eine detaillierte Protokoll für die positiv geladenen Nanogold-Aufnahme durch Spheroplasten gefolgt von der Visualisierung dieser Teilchen durch eine Silberverstärkung Reaktion. Dieses Verfahren ist auch ein wertvoller zul für die morphologische Untersuchung von Mutanten mit Defekten in endosomalen Handel. Darüber hinaus ist es nicht nur anwendbar für ultrastrukturelle Untersuchung kann aber auch mit Immun Markierungen zur Proteinlokalisierung Untersuchungen kombiniert werden.

Introduction

Die endosomalen System ist ein Hauptmembransortiervorrichtung, die mehrere entscheidende Rollen einschließlich Mobilhandel lysosomalen Enzyms Sortier Rezeptoren und das Recycling von Plasmamembran (PM)-Rezeptoren spielt 1,2. Endosomen in drei Kammern, nämlich unterteilt. die frühen Endosomen (EE), die späten Endosomen (LE) und die Recycling-Endosomen. Diese Einstufung basiert auf der Zeit, die für die Endozytose Material, um sie zu erreichen, auf die bestimmte Markerproteine ​​und über deren Morphologie. Membranen, dh Protein-und Lipiddoppelschichten, von der PM verinnerlicht kann entweder über Endosomen zu den Lysosomen zum Abbau geliefert werden oder zurückgeführt werden. Membranen werden auch Endosomen vom Golgi transportiert und in ähnlicher Weise entweder weiterhin Lysosomen oder zurück zu den Golgi abgerufen werden. Weiterhin können Proteine ​​in luminalen Vesikel angeh nach innen von der endosomalen Grenzmembran, ein Verfahren, das zur Bildung von führt sortierteine Unterkategorie der LE, die multivesikulären Körpern.

Die Hefe endosomalen System ist relativ weniger komplex als die der Hoch eukaryotischen Zellen. Hefe Endosomen in EE und LE unterteilt. Im Gegensatz zu Säugerzellen sie Recycling Endosomen als auch gewebespezifische Lysosom bedingten Organellen enthalten. Folglich haben sie ein weniger komplexes Netzwerk von Handelsrouten endosomalen 3,4. Daher Hefe vertreten und stellt noch immer eine vorteilhafte experimentelle System, einige der zugrunde liegenden Prinzipien Membran Verkehr in der endosomalen System zu studieren. Dieser Vorteil wird durch die Tatsache, dass zahlreiche Gene in den Endosomen Wegen beteiligt wurden zunächst mit genetischen Screens in Hefe isoliert 5 hervorgehoben. Während die Hefe endosomalen System in Wildtyp-und mutierten Zellen wurde ausgiebig mit biochemischen und Fluoreszenzmikroskopie Ansätze untersucht, hat ihre Untersuchung auf ultrastruktureller Ebene erst seitminimal. Morphologische Analysen sind in der Hefe besonders relevant, weil die meisten der endosomalen Organellen werden als punktförmigen Strukturen, die durch Fluoreszenz-Mikroskopie, die ihre zweifelsfreie Ermittlung schwierig machen 6 nachgewiesen. Leider nur eine begrenzte Anzahl von Antiseren erkennen Hefe endosomalen Protein-Marker in immunelektronenmikroskopische Arbeits (IEM) Zubereitungen 7-10. Bei einigen Proteinen wurde dieses Problem durch die Markierung des endogenen Gens von Interesse, und die Verwendung eines Antikörper, der das Etikett, um es zu erfassen, 7,11,12 umgangen. Oft jedoch sind Proteine ​​nachweisbar durch IEM wegen ihrer niedrigen Expressionsniveaus. Die Überexpression ist keine Lösung, weil dieser Ansatz falsch Lokalisierungen und / oder Änderungen in den Organellen-Morphologie / Funktionen zu induzieren. So ist die Beschriftung der endozytischen Fächer mit einer Sonde durch Elektronenmikroskopie EM nachweisbar ist eine wirksame Option. Dies ist eine optimale Lösung, insbesondere wenn die probe ist die Eingabe der endozytischen Route in einem zeitabhängig, was zu wissen, wenn es eine spezifische Organelle 6 kennzeichnen können.

Die Aufnahme von positiv geladenen Nanogold durch Hefe Spheroplasten (Hefe, wo die Zellwand enzymatisch entfernt also.) Erfolgreich verwendet worden, um die Hefe zu identifizieren endosomalen Fächer 10. Diese Partikel stark an die negativ geladenen Lipide, aus denen die biologischen Membranen zu binden. Somit werden die positiv geladenen Nanogold assoziiert mit dem PM, dringt in die Zelle durch Endocytose und gelangt durch die EE und LE vor Erreichen der Vakuole. Diese kleinen Goldpartikel, jedoch nicht über eine geeignete Größe von EM gesehen werden. Um sie sichtbar zu machen, kann ihre Größe durch chemische Reaktionen, die zur Abscheidung von Silber oder Gold auf der Goldsonde 13-15 führen vergrößert werden. Wir haben uns entwickelt und erfolgreich angewandt eine IEM-Ansatz auf der Basis der Tokuyasu Methode, um subzelluläre durchführenLokalisierungsstudien 8,16. Diese Methode ermöglicht die Durchführung Immunogoldmarkierung auf Hefe Zubereitungen mit einem hervorragenden Auflösung der Morphologie 8,17-24. Wir haben auch eine Kombination dieser Verfahren IEM Protokoll mit der Nano-Gold-Markierung des Hefe endosomalen System Fächer 6. Mit diesem Ansatz haben wir morphologisch charakterisiert verschiedenen Unterklassen der Endosomen und ultrastrukturell untersucht Mutanten mit einem Defekt endosomalen Handel 6,25. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass diese Nanogold-Markierung kann mit Immun Markierungen bietet die Möglichkeit, die Verteilung eines Proteins von Interesse in den verschiedenen Subpopulationen Endosom erkunden kombiniert werden. Hier präsentieren wir, wie die Kennzeichnung der Hefe endosomalen System mit positiv geladenen Nanogold praktisch durchgeführt.

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Protocol

1. Spheroplastenpräparation

  1. Inkubieren der Hefe über Nacht bei 30 ° C in 10 ml des entsprechenden Mediums durch die Gestaltung des Experiments bestimmt.
  2. Am Tag danach Messen der optischen Dichte der Kultur bei 600 nm (OD 600) unter Verwendung eines Photometers, verdünnt Zellen im gleichen Kulturmedium bis zu einer OD 600 von 0,2-0,4 wachsen sie zu einem exponentiellen Wachstumsphase, wenn die Konstruktion der Experiment erfordert einen anderen Zustand. Zellen in der exponentiellen Phase, wenn die Kultur eine OD 600 von 1-2.
  3. Sammeln 10 OD 600 Äquivalente Zellen durch Zentrifugation bei 3.500 × g für 5 min in ein 50 ml Röhrchen. Nach der Zentrifugation den Überstand verwerfen.
  4. Zellpellet in 5 ml 100 mM PIPES (pH 9,6), 10 mM Dithiothreitol bei 30 ° C für 10 min inkubiert.
  5. Sammeln wieder die Zellen durch Zentrifugation bei 3.500 × g für 5 min. Überstand verwerfen.
  6. Resuspendieren der Zellen in 5 ml Medium (von der Gestaltung des Experiments bestimmt), enthaltend 1 M Sorbit und 5 mg lytischen Enzym, und Inkubieren der Mischung bei 30 ° C unter leichtem Schütteln für 30 min.
  7. Zentrifugieren der Zellsuspension bei 300 × g für 5 min, um die Pelletfraktion, die den Sphäroplasten entspricht sammeln. Überstand verwerfen.
  8. Resuspendieren der Sphäroplasten in 960 ul eiskaltem Medium (Medium, durch das Design des Experiments bestimmt), enthaltend 1 M Sorbit und überführt die Mischung in eine eiskalte 2 ml Mikrozentrifugenröhrchen.

2. Nanogold-Aufnahme

  1. Mit einer Pipette vorsichtig mischen die Sphäroplast mit 4 nmol von positiv geladenen Teilchen in Nanogold 40 ul Wasser resuspendiert. Das endgültige Volumen der Mischung zu 1 ml betragen.
  2. Legen Sie die erhaltene Zellsuspension auf Eis für 15 min.
  3. Übertragen Sie die Suspension bei Raumtemperatur inkubiert und es für die erforderliche Zeit, um Nanogold Internalisierung per E erlaubenndocytosis.
    HINWEIS: Ein 5 Minuten-Aufnahme wird in erster Linie für die Etikettierung von endozytischen Vesikel und frühen Endosomen führen, während eine 15 min-Aufnahme wird es ermöglichen, das gesamte System Endosomen (frühe und späte Endosomen) zu markieren. Längere Inkubationszeiten (über 30 min) wird auch erlauben, die Vakuole zu beschriften.
    HINWEIS: Pulse-Chase-Markierungsexperimente können mit dieser Methode nicht durchgeführt werden. Deshalb, wenn die Kennzeichnung für die Analyse von LE, Nanogold wird auch auf der Uhr und INEE gefunden werden.

3. Fixierung und Schnitt

  1. Stoppen des Nanogold-Aufnahme durch Zugabe von 1 ml doppelt konzentrierten Fixierlösung [4% Paraformaldehyd (PFA), 0,4% Glutaraldehyd (GA) in 0,1 M PHEM-Puffer (20 mM PIPES, 50 mM HEPES, pH 6,9, 20 mM EGTA, 4 mM MgCl 2)], enthaltend 1 M Sorbitol zu der Zellsuspension. Hielt das Rohr bei Raumtemperatur.
  2. Während 30 min vorsichtig manuell invertieren die micocentrifuge Rohre mehrmals (dies wird erlauben, die in Spheroplasten haltenSuspension) und dann zweimal zentrifugieren bei 1.700 g für 25 Sekunden.
  3. Ersetzen Sie das Fixiermittel durch Verwerfen des Überstandes und durch Zugabe von 1 ml frischem Normfestigkeit Fixiermittel (2% PFA, 0,2% GA in 0,1 M PHEM Puffer) mit 1 M Sorbitol und Inkubation für 2 Stunden bei Raumtemperatur auf einem langsam drehenden Rades.
  4. Verarbeiten Sie die Zellen, die für Kryo-Schnitte wie zuvor 6 beschrieben. HINWEIS: Für die Aufnahme Nanogold und Silber Verbesserung Verfahren hat die in der angegebenen Protokoll beschrieben periodische Säurebehandlung nicht durchgeführt werden. Die Periodsäure-Behandlung ist besser zu permeabilisieren die Zellwand 26, aber diese Struktur bei der Erzeugung von Sphäroplasten eliminiert.
  5. Cut 50 nm dünne Gefrierschnitte bei -120 ° C mit trockenen Diamantmesser mit Hilfe eines Ultramikrotoms UCT wie zuvor beschrieben, 8 und legen Sie sie auf Formvar Kohlenstoff beschichtet 50 Maschen Nickelgittern.

4. Silber Erweiterung für Nanogold Particle Visualisierung

HINWEIS: Das Verfahren, um die Reaktionsgemischen herzustellen, ist im Grunde die ein vom Hersteller angegeben. Praktische Anpassungen dieses Protokoll verwenden, macht der Silberverstärkung Verfahren effektiv und zuverlässig auf Gefrierschnitten.

  1. Entfernen Sie die Silberverstärkung Kit aus dem Gefrierschrank und tauen sie in einem 37 ° C Inkubator oder Wasserbad. Wenn aufgetaut, legen Sie das Kit in einer 24 ° C-Inkubator in einen dunklen Raum bis zur Verwendung platziert (siehe 4.7).
  2. Legen Sie die Heizplatte in den dunklen Raum und warm es auf die Endtemperatur von 24 ° C
  3. Decken Sie die Oberseite der Heizplatte mit dem Oberflächenschutz, glänzenden Seite nach oben, und befestigen Sie sie mit einem Band.
  4. Setzen Sie den Parafilm auf der Benchkote und markieren die Ränder mit einem schwarzen Marker, um die Parafilm Kanten in der Dunkelheit zu sehen.
  5. Kleben Sie ein Thermometer auf der Oberseite des Benchkote, um die Temperatur der Heizplatte überwachen. Nach und nach die Temperatur einstellen, wenn nicht 24 ° C.
  6. PlaCE Die 50-ml-Tube mit doppelt destilliertem Wasser und Silberverstärkung Satz im Inneren.
  7. Füllen Sie die kleinen Petrischalen mit doppelt destilliertem Wasser, bei 37 ° C vorgewärmt Legen Sie die Netze im Wasser, Probenseite nach unten, für 30 min.
  8. Wiederholen Sie diesen Schritt 4.7 noch einmal.
  9. Übertragen Sie die Netze in der Aufbewahrungsbox und bringen sie in den dunklen Raum.
  10. Spülen Sie die Gitter wieder, indem man sie (mit der Probenseite nach unten) auf einige Tropfen doppelt destilliertem Wasser bei 24 ° C auf dem Parafilm gelegt, die auf der Wärmeplatte fixiert wurde.
  11. Stellen Sie sicher, dass 9 weitere doppelt destilliertem Wasser Tropfen bereit sind, auf die Parafilm, zum Spülen nach der Silberverstärkung Reaktion.
  12. Schalten Sie das Licht aus, und stellen Sie sicher, dass alle Lichter ausgeschaltet sind. Schalten Sie das rote Licht auf.
  13. Nehmen Sie die Lösungen der Silberverstärkung Kit von der 24 ° C-Inkubator A und B.
  14. Setzen ersten 6 Tropfen der Lösung A und dann 6 Tropfen der B-Lösung in einem 1,5 ml-Mikrozentrifugenröhrchen, und gut mischen mit einem Glas Pasteur-Pipette, um Blasen zu vermeiden, zu machen. Die Lösung ist recht dick und manuell mit einer Pipette, bevor sie schließlich Vortexen es kurz gemischt werden, die es hat.
  15. Setzen Sie die Lösungen A und B wieder in der 24 ° C-Inkubator und nehmen Sie die C-Lösung.
  16. 6 Tropfen der Lösung C in die A / B-Gemisch. Dann mischen Sie wieder zuerst mit einer Pasteur-Pipette und dann durch Wirbeln, verhindern, dass Blasen.
  17. Verwenden Sie sofort die endgültige Mischung, indem Tropfen (~ 20 ul / Drop) auf dem Parafilm.
  18. Mit einem sauberen, anti-magnetischen Pinzette, legen Sie die Gitter auf die Mischung (zB., Silber Verbesserung Reaktion) für 6 bis 15 min je nach der Erweiterung (zB. Größe der Goldpartikel) wollte zu erhalten.
  19. Entfernen Sie die Gitter aus der Mischung und leiten sie an die Spitze der doppelt destilliertem Wasser sinkt bei 24 ° C wäscht. Verwenden Sie zuerst in schnell nacheinander und dann 6 Tropfen 3 Tropfen mit 7 min Inkubationszeit pro Tropfen, Bevor die Lichter an.
  20. Fahren Sie mit dem nächsten Schritt entweder Immuno-Gold-Kennzeichnung oder Membranfärbung 27, um das Ergebnis für einen EM-Untersuchung zu visualisieren.

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Representative Results

Gemäß der vorgestellten Protokoll kann die Morphologie der Hefe Endosom System zugänglich sein durch Übertragungs EM. Fig. 1 zeigt verschiedene Arten von Endosomen, die erreicht haben und deshalb mit Nanogold markierten. Das Silber-Nanogold verbessert deutlich als Elektronen-dichten Teilchen gesehen werden. Die für die Silberverstärkung Reaktion etabliert optimalen Einstellungen können mit Goldpartikeln in einer homogenen Größenbereich zwischen 5 und 15 nm, die nicht mit der Ultrastruktur der Hefezelle nicht stört. Plasmamembran sowie frühe Endosomen sind nach einer 5-minütigen Inkubation bei 24 ° C (Abbildung 1A) zugänglich für die Nanogold, während LE, in den vorgestellten Fall multivesikulären Körper, sind nach mindestens 30 min der Aufnahme (Bild von dieser Teilchen erreichbar 1B). Das Auflösungsvermögen der Kombination unserer IEM Verfahren 8 mit der Nano-Gold-/ Silberverstärkung hier beschriebene Protokoll ist undurch die Erhaltung und die Qualität der Morphologie der gezeigten Organellen, insbesondere die internen Vesikeln der multivesicular Körper (1B) derlined.

Figur 1
Abbildung 1. Ultrastrukturelle Analyse von Nanogold markierten Hefe Endosomen. Spheroplasten wurden aus dem Stamm SEY6210 Wildtyp (MATalpha ura3-52 leu2-3, 112 his3-Δ200 TRP1-Δ901 lys2-801 suc2 Δ9-mel GAL) wie im vorliegenden Protokoll beschrieben, erhalten. Sphäroplasten wurden dann mit 4 nmol von positiv geladenen Nanogold bei 4 ° C für 15 Minuten, bevor sie auf Raumtemperatur 10 (Feld A) oder 30 min (Panel B) übertragen inkubiert. Anschließend wurden die Zellen fixiert, Kryoschneiden 8 vor der Durchführung der Silberverstärkung Reaktion auf die Zubereitung wie beschrieben bearbeitetin der angegebenen Protokoll. A. Frühe Kompartimente der Hefe endosomalen System. Neben der Plasmamembran, eine kurze Aufnahme des Nanogold (5 min) ermöglicht die Kennzeichnung der einzelnen Bläschen (Pfeilspitzen), möglicherweise endocytischen Vesikel und der röhrenförmigen Strukturen (Pfeil), sehr wahrscheinlich Endosomen. B. Hefe multivesikulären Körper Ultrastruktur. Eine 30-minütige Inkubation führt zur Kennzeichnung von LE / multivesikulären Körpern (Sternchen), sondern auch in Endosomen und Vakuolen Teil (nicht gezeigt). M, Mitochondrien; N, Kern; PM, Plasmamembran; V, Vakuole. Balken = 200 nm.

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Discussion

Immuno-Elektronenmikroskopie ist eine Technik, kombiniert Lokalisierung von Proteinen mit der ultra Auflösung der Träger und Organellen, in denen diese Proteine ​​befinden können. Dies ist besonders wichtig, wenn die Untersuchung der Hefe endosomalen System, weil seine Fächer erscheinen als punktförmigen Strukturen in der Fluoreszenzmikroskopie. Es ist daher schwierig, sie zu unterscheiden. Aus diesem Grund ist der Einsatz einer Sonde nachweisbar EM und Eingabe der endocytischen Weg in einer zeitabhängigen Weise ist entscheidend für die speziell zu kennzeichnen die verschiedenen Endosomen. Diese Art der Sonde ist wertvoll, um die Funktionalität der Endozytose 6 bewerten und es ist eine Alternative zu dem Fehlen von Antiseren Nachweis von Protein-Marker.

Das hier beschriebene Verfahren Exploit positiv Nanogold als Sonde, um die Endosomen beschriften belastet. Während Kryoschneiden erfordert eine spezielle Ausrüstung und Fähigkeiten, ist die vorgestellte Protokoll technisch einfach und nicht neuQuire Sondermaschinen. Daher ist es zugänglich für alle Labor, das es gerne für ihre Forschung verwenden würden. Allerdings haben einige Vorsichtsmaßnahmen bei der entscheidende Schritt des Verfahrens, dh der Silberverstärkung Reaktion entnommen werden. Diese Reaktion ist sehr lichtempfindlich und deshalb alle Lichter (mit Ausnahme der Rote) in den Raum ausgeschaltet und / oder abgedeckt werden. Wie alle chemischen Reaktionen, ist die Geschwindigkeit der Silberverstärkung durch die Reaktionstemperatur beeinflußt. Um eine konsistente und reproduzierbare Ergebnisse mit den gleichen Parametern zu erhalten, alle Lösungen und Werkzeuge müssen sorgfältig bei 24 ° C vorinkubiert werden Es ist wichtig, genau festzustellen, die Inkubationszeit für die Silberverstärkung in dem Raum, in dem diese Reaktion wird routinemäßig durchgeführt werden. Ausbau des Nanogold hat lange genug, um in der Lage, um die Goldpartikel visuell erkennen von EM zu sein und hat kurz genug, um die Erzeugung von übergroßen Teilchen, die morphologischen Details decken könnten, zu vermeiden sein. Aus diesem Grund ist es herzlich empfohlen, einen Pilotversuch bei der Einrichtung dieser Technik im Labor durchzuführen. Bei diesem Test müssen die Nanogoldpartikel Silber verbesserte für verschiedene Zeiten zu sein, um den optimalen Zeitpunkt für die Reaktion zu bestimmen. Zu beachten ist, können die Abmessungen der erhaltenen Teilchen nicht homogener Größe sein; es wird immer eine Heterogenität sein, aber dies ist so gering wie möglich gehalten werden, in einem Bereich von 5 - 15 nm auf. Dies ist besonders wichtig, wenn die Nanogold Aufnahmeverfahren mit Immuno-Gold-Markierungen kombiniert werden. Ein weiterer Aspekt zu beachten bei der Interpretation der Ergebnisse ist, dass gehalten werden Pulse-Chase-Markierungsexperimente sind mit dieser Methode nicht möglich. Folglich ist die PM und EE wird auch in der Nanogold-Aufnahme zielte darauf ab, zu visualisieren LE gekennzeichnet werden.

Es ist auch möglich, zusätzliche Anwendungen der hier vorgestellten Protokoll zu sehen. Eine Option könnte sein, die Daten der EM-Aufnahme mit fluoreszierenden Nanogold mikroskopisch korreliereny. FM4-64 ist ein lipophiler Farbstoff, Fluoreszenzmarker Associates, die Uhr und auf seinem Weg zur Vakuole wird durch die Endosomen vorbei in einer zeitabhängigen Weise. Sowohl FM4-64 und Nanogold in die Zelle in Verbindung mit Lipiden und sie wahrscheinlich sehr ähnlich Internalisierung Kinetik 28,29 zu haben. Als Ergebnis konnten beide Farbstoffe in der gleichen Zeit in korrelative Licht-EM eingesetzt werden Ansätze gleichzeitig zu erforschen die Dynamik und die Ultrastruktur des endozytischen compartments.The vorgestellte Methode kann auch auf die Rezeptor-vermittelte Handel durch endozytischen System 30 verwendet werden. Monomaleido und Mono-Sulfo-N-Hydroxy-Succinimid-Derivate der Nanogold verwendet werden, um diese Partikel kovalent an Proteine ​​6 werden. Beispielsweise Vernetzung mit der a-oder der α-Faktor zu ermöglichen nach der Endozytose der beiden Pheromone in ihren spezifischen Rezeptoren.

Alles zusammen ermöglicht die beschriebenen Protokoll specifically bezeichnen die Organellen der Hefe endosomalen System unter Verwendung eines endocytosiert Sonde, die von EM detektierbar gemacht werden kann. Diese experimentelle Tool ist ein wertvoller Ansatz, um die Biogenese und Organisation der Hefe Endosomen auf ultrastruktureller Ebene zu studieren.

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Acknowledgments

Die Autoren danken René Scriwanek für die Unterstützung bei der Vorbereitung der Abbildung. FR wird von ECHO (700.59.003) unterstützt, ALW-Open-Programm (821.02.017 und 822.02.014), DFG-NWO Zusammenarbeit (DN82-303) und ZonMW VICI (016.130.606) Zuschüsse.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PIPES (piperazin-1,4-bis (2-ethansulfensaure) Merck, Darmstadt, Germany 1,102,200,250
HEPES Merck, Darmstadt, Germany 391,340
EGTA Sigma, St louis, MO E4378
MgCl2·6H2O Merck, Darmstadt, Germany 1,058,330,250
DL-Dithiothreitol Sigma, St louis, MO D0632
Sorbitol Sigma, St louis, MO S1876
Positively charged Nanogold Nanoprobes, Yaphank, NY 2022 store at -20 °C
HQ-silver™ enhancement kit Nanoprobes, Yaphank, NY 2012 store at -20 °C
Paraformaldehyde (PFA) Sigma, St louis, MO 441244
Glutaraldehyde 8% EM grade Polyscience, Inc., Warrington, PA 216 store at -20 °C
Lytic enzyme MP Biomedicals, Santa Ana, CA 153526 store at -20 °C
Parafilm M Sigma, St louis, MO P7793
50 meshes nickel grids  Agar Scientific, Stansted, United Kingdom G209N
Cryo-immuno diamond knife 35° Diatome AG, Biel, Switzerland N.A.
UCT ultramicrotome  Leica, Solms, Germany N.A.
Formvar 15/95 resine Electron Microscopy Sciences, Hatfield, PA 15800
50 meshes nickel grids  Agar Scientific, Stansted, United Kingdom AGG2050N
Parafilm Sigma, St louis, MO P7793
Grids storage box Leica, Solms, Germany 162-50
Falcon 100 mm x 15 mm Petri dish Corning, Corning, NY 351029
Pasteur capillary pipettes 150 mm Van Bruggen Glas, Rotterdam, The Netherlands 10216234
1.5 ml microcentrifuge  Sarstedt, Nümbrecht, Germany 72690001
50 ml tube Bio-one, Alphen aan den Rijn, The Netherlands 210296
Benchkote surface protector Whatman, Maidstone, United Kingdom  1159201

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References

  1. Gruenberg, J. The endocytic pathway: a mosaic of domains. Nat Rev Mol Cell Biol. 2, 721-730 (2001).
  2. Sachse, M., Ramm, G., Strous, G., Klumperman, J. Endosomes: multipurpose designs for integrating housekeeping and specialized tasks. Histochem Cell Biol. 117, 91-104 (2002).
  3. Luzio, J. P., Pryor, P. R., Bright, N. A. Lysosomes: fusion and function. Nature Rev Mol Cell Biol. 8, 622-632 (2007).
  4. Meel, E., Klumperman, J. Imaging and imagination: understanding the endo-lysosomal system. Histochem Cell Biol. 129, 253-266 (2008).
  5. Bonangelino, C. J., Chavez, E. M., Bonifacino, J. S. Genomic screen for vacuolar protein sorting genes in Saccharomyces cerevisiae. Mol Biol Cell. 13, 2486-2501 (2002).
  6. Griffith, J., Reggiori, F. Ultrastructural analysis of nanogold-labeled endocytic compartments of yeast Saccharomyces cerevisiae using a cryosectioning procedure. J Histochem Cytochem. 57, 801-809 (2009).
  7. Babst, M., Katzmann, D. J., Estepa-Sabal, E. J., Meerloo, T., Emr, S. D. ESCRT-III: an endosome-associated heterooligomeric protein complex required for MVB sorting. Dev Cell. 3, 271-282 (2002).
  8. Griffith, J., Mari, M., De Maziere, A., Reggiori, F. A cryosectioning procedure for the ultrastructural analysis and the immunogold labelling of yeast Saccharomyces cerevisiae. Traffic. 9, 1060-1072 (2008).
  9. Lewis, M. J., Nichols, B. J., Prescianotto-Baschong, C., Riezman, H., Pelham, H. R. Specific retrieval of the exocytic SNARE Snc1p from early yeast endosomes. Mol Biol Cell. 11, 23-38 (2000).
  10. Prescianotto-Baschong, C., Riezman, H. Ordering of compartments in the yeast endocytic pathway. Traffic. 3, 37-49 (2002).
  11. Odorizzi, G., Babst, M., Emr, S. D. Fab1p PtdIns(3)P 5-kinase function essential for protein sorting in the multivesicular body. Cell. 95 (3), 847-858 (1998).
  12. Donselaar, E., Posthuma, G., Zeuschner, D., Humbel, B. M., Slot, J. W. Immunogold labeling of cryosections from high-pressure frozen cells. Traffic. 8, 471-485 (2007).
  13. Lah, J. J., Hayes, D. M., Burry, R. W. A neutral pH silver development method for the visualization of 1-nanometer gold particles in pre-embedding electron microscopic immunocytochemistry. J Histochem Cytochem. 38, 503-508 (1990).
  14. Shah, N., Zhang, S., Harada, S., Smith, R. M., Jarett, L. Electron microscopic visualization of insulin translocation into the cytoplasm and nuclei of intact H35 hepatoma cells using covalently linked Nanogold-insulin. Endocrinol. 136, 2825-2835 (1995).
  15. Weipoltshammer, K., Schofer, C., Almeder, M., Wachtler, F. Signal enhancement at the electron microscopic level using Nanogold and gold-based autometallography. Histochem Cell Biol. 114, 489-495 (2000).
  16. Tokuyasu, K. T. A technique for ultracryotomy of cell suspensions and tissues. J Cell Biol. 57, 551-565 (1973).
  17. Cabrera, M., et al. Phosphorylation of a membrane curvature-sensing motif switches function of the HOPS subunit Vps41 in membrane tethering. J Cell Biol. 191, 845-859 (2010).
  18. Harner, M., et al. The mitochondrial contact site complex, a determinant of mitochondrial architecture. EMBO J. 30, 4356-4370 (2011).
  19. Nair, U., et al. SNARE proteins are required for macroautophagy. Cell. 146, 290-302 (2011).
  20. Jacquier, N., et al. Lipid droplets are functionally connected to the endoplasmic reticulum in Saccharomyces cerevisiae. J Cell Sci. 124, 2424-2437 (2011).
  21. Karanasios, E., et al. Regulation of lipid droplet and membrane biogenesis by the acidic tail of the phosphatidate phosphatase Pah1p. Mol Biol Cell. 24, 2124-2133 (2013).
  22. Mari, M., et al. An Atg9-containing compartment that functions in the early steps of autophagosome biogenesis. J Cell Biol. 190, 1005-1022 (2010).
  23. Nair, U., et al. A role for Atg8-PE deconjugation in autophagosome biogenesis. Autophagy. 8, 780-793 (2012).
  24. Vaart, A., Griffith, J., Reggiori, F. Exit from the Golgi is required for the expansion of the autophagosomal phagophore in yeast Saccharomyces cerevisiae. Mol Biol Cell. 21, 2270-2284 (2010).
  25. Erpapazoglou, Z., et al. A dual role for K63-linked ubiquitin chains in multivesicular body biogenesis and cargo sorting. Mol Biol Cell. 23, 2170-2183 (2012).
  26. Tuinen, E., Riezman, H. Immunolocalization of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, hexokinase, and carboxypeptidase Y in yeast cells at the ultrastructural level. J Histochem Cytochem. 35, 327-333 (1987).
  27. Slot, J. W., Geuze, H. J. Cryosectioning and immunolabeling. Nat Protoc. 2, 2480-2491 (2007).
  28. Prescianotto-Baschong, C., Riezman, H. Morphology of the yeast endocytic pathway. Mol Biol Cell. 9, 173-189 (1998).
  29. Vida, T. A., Emr, S. D. A new vital stain for visualizing vacuolar membrane dynamics and endocytosis in yeast. J Cell Biol. 128, 779-792 (1995).
  30. Hainfeld, J. F., Powell, R. D. New frontiers in gold labeling. J Histochem Cytochem. 48, 471-480 (2000).

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