Abstract
نقل البروتين غشاء على مستوى بروتين واحد لا يزال يتهرب تحليل مفصل، إذا الركيزة translocated غير قابلة للكهربي. وقد بذلت جهود كبيرة في هذا المجال، ولكن تقنيات تمكين تحليل النقل عالية الإنتاجية الآلي في تركيبة مع تقنيات طبقة ثنائية المادة الدهنية الخالية من المذيبات المطلوبة للتحليل النقل غشاء نادرة. هذا النوع من النقل ولكن هو الحاسم في توازن الخلايا وبالتالي هدفا رئيسيا في تطوير العقاقير ومنهجيات للحصول على أفكار جديدة بحاجة ماسة.
يصف المخطوطة هنا قدمت إنشاء والتعامل معها من بيوشيب رواية لتحليل البروتين بوساطة عمليات النقل غشاء على قرار نقل احد. يتكون بيوشيب من microcavities محاطة nanopores التي هي موازية للغاية في التصميم ويمكن أن تنتج في الصف الصناعي وكمية. ويمكن مباشرة الجسيمات الشحمية البروتين إيواء تطبيقها علىسطح رقاقة تشكيل طبقات ثنائية للدهون، والتي تمتد المسام الذاتي تجميعها باستخدام SSM-تقنيات (بدعم الصلبة الأغشية الدهنية). المسام التي تغطي أجزاء من الغشاء وقائما بذاته، وتوفير واجهة للالنبات الركيزة داخل أو خارج الفضاء تجويف، والتي يمكن أن تتبعها قراءات الفلورسنت متعددة الأطياف في الوقت الحقيقي. وضع إجراءات التشغيل القياسية (الأورام) يسمح بإنشاء واضحة من طبقات ثنائية الدهون-إيواء البروتين على سطح رقاقة من تقريبا كل بروتين الغشاء الذي يمكن تشكيلها وظيفيا. الشرط الوحيد هو إنشاء نظام تلا الفلورسنت لركائز النقل غير كهربي.
تطبيقات فحص عالية المحتوى هي محقق عن طريق استخدام آلية المجهر الفلورسنت المقلوب تسجيل رقائق متعددة في نفس الوقت. ويمكن تحليل مجموعات البيانات الكبيرة باستخدام متاحة بحرية برامج التحليل مصمم خصيصا. ثلاثة ألوان متعددة الطيفية الفلوريةقراءة من علاوة على ذلك يسمح للتمييز البيانات غير منحازة إلى فئات الأحداث المختلفة، والقضاء على نتائج إيجابية كاذبة.
وتعتمد هذه التقنية رقاقة حاليا على شافي 2 السطوح، ولكن المزيد من functionalization باستخدام أسطح رقاقة الذهب المطلي ممكن أيضا.
Introduction
أصبح تحليل بروتينات الغشاء من الاهتمام المتزايد للبحوث الأساسية والأدوية في السنوات ال 20 الماضية. تطوير عقاقير جديدة تعتمد على تحديد وتوصيف مفصل للأهداف جديدة، ويجري حاليا واحدة من العوامل التي تحد. حقيقة أن حوالي 60٪ من جميع الأهداف المخدرات هي بروتينات غشاء 1، يجعل من تطوير تقنيات لتوضيح وظيفتها الأهم.
في الماضي، وقد تم تطوير تقنيات لدراسة قنوات كهربي والنقل في العديد 2-4. ركائز غير كهربي في العكس تمثل مهمة أكثر صعوبة. ومع ذلك فهي تحظى باهتمام خاص كأهداف المخدرات الرئيسية، كما أنها تتحكم في تدفق المواد المذابة والمواد الغذائية عبر غشاء الخلية ووظيفتها باسم المستقبلات الرئيسية في الإشارة شلالات 5.
وقد بذلت جهود كبيرة في تطوير رechniques لدراسة وظيفة البروتينات النقل غشاء 6 و 7. ظهرت النظم التي تستخدم الأغشية الصلبة المدعومة من الأدوات كما الواعدة في هذا المجال 8-10، بما في صلب طبقات ثنائية الدهون المعتمدة، طبقات ثنائية المربوطة 11، 12، الأغشية microblack الدهون 13 و 14 و الأم صفائف حويصلة 15 و 16 على سبيل المثال لا الحصر. تتوفر حتى مع الاجهزة التجارية 17، 18 بعضهم. وقد نشرت بعض الأمثلة التي تجمع بين القدرة على دراسة بروتينات الغشاء واحدة بطريقة موازية للغاية 14، 19، وهو شرط أساسي لتطبيقات الفحص. ومع ذلك، هذه الأساليب نادرا ما يسد من البحوث الأساسية إلى البيئة الصناعية. كثيرا ما تكمن الصعوبات في قدرة النظام أن يكون automatable، والإنتاج الكثيف من حيث التكلفة و / أو التحضير شاقة. نهج س vercoming جميع العقبات المذكورة أعلاه هو الهدف النهائي.
وقد تم تطوير تقنية المعروضة هنا لدراسة قنوات الغشاء والنقل في المختبر في بيئة تسيطر عليها على مستوى البروتين واحدة 20-22. وأكثر من ذلك بكثير إنشاء إعادة تشكيل بروتينات الغشاء النقاء في LUVs من نهج مماثلة لGUVs 23-26 أو الدهون السوداء الأغشية 27. يمكنهم مباشرة يتم تطبيقها على سطح رقاقة، حيث تشكيل طبقة ثنائية تجري من خلال عملية التجميع الذاتي. تصميم الزجاج السفلي من رقاقة nanoporous (الشكل 1) يسمح للفحص المجهري الهواء، مما يسمح للأتمتة واضحة للنظام. جنبا إلى جنب مع مرحلة الآلية يمكن قياس رقائق متعددة في نفس الوقت، مع كل مجال الرؤية التي تحتوي على الآلاف من تجاويف مختومة لتحليلها.
= "1"> 
الشكل 1. تصميم biochips ثقب النانو المضاعفة. أ) السيليكون على العازل (منظم أبناء العراق) رقاقة عن طريق النقش على رد الفعل ايون. هي ملفقة حوالي 1150 رقائق الفردية من كل رقاقة مع خصائص مماثلة والجودة. ب) ويضم كل رقاقة 250،000 microcavities الفردية مع فتحات نانو. شريط مقياس: 200 ميكرون C) كل تجويف هو عنونة عبر مضان متعددة الأطياف للقراءة خارج. وintransparent أعلى كتل طبقة الاشارات الفلورسنت من الخزان العازلة، مما يجعل بيوشيب متوافقة مع المجاهر مضان مقلوب. D) مجهر القوة الذرية (AFM) التصوير يكشف ترتيب بالتساوي فتحات المسام وخشونة سطح طبقة ثاني أكسيد السيليكون من 3.6 نانومتر (ن = 40) الأمثل لالانصهار الحويصلة. مقياس شريط: 5 ميكرون E) هيئة التصنيع العسكري الضوئي الإلكترونمعارض roscopy (SEM) صورة مقطع عرضي من خلال ثقب النانو مما يتيح الوصول إلى تجاويف فيمتولتر داخل رقاقة السيليكون. تم إعادة استخدام هذا الرقم بإذن من 21. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
يتم تنفيذ جميع تحليل البيانات باستخدام مجانية لضمان الوصول غير المقيد للمستخدمين النهائيين. ويتم تحليل السلاسل الزمنية باستخدام برنامج معالجة الصور والعرف بناء منحنى برامج التحليل تمكين تجهيز دفعة والارتباط المباشر لمجموعات كبيرة من البيانات مع قنوات الفلورسنت متعددة وآلاف من المنحنيات.
البروتين النموذج المستخدم في هذا البروتوكول هو قناة mechanosensitive من البروتين قناة (MscL) تصرف كبير المستمدة من E. القولونية. وهي بمثابة صمام للافراج عن صدمة التناضحي في الطبيعة، ولكن تم تعديلها في مثل هذه الطريقة التي صممت بعقلانية syntيمكن أن تساهمي ظائف hetic أن تعلق على جانب قنوات انقباض. عبر المسؤول عن النفور من المنشط ملزمة تساهميا (MTSET) يتم تشغيل القناة لفتح، وخلق نانو صمام. جزيئات صغيرة مثل أيونات، المياه، بروتينات صغيرة، ولكن أيضا fluorophores صغيرة يمكن أن تتخلل من خلال القناة. هنا، يتم استخدام البروتين كنموذج للتدليل على قدرة نظام للكشف عن النبات بوساطة البروتين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد كبيرة Unilamellar الحويصلات (LUVs)
- تنظيف قارورة أسفل جولة (حجم 10 مل) مع غاز النيتروجين لإزالة أي جزيئات الغبار. شطف قارورة أسفل مستديرة مع الايثانول.
ملاحظة: الإيثانول المتبقية يمكن السكوت ولا تخل الخطوات اللاحقة. - غسل 1 مل 4X حقنة زجاجية مع الكلوروفورم، لإزالة أي تلوث. إضافة 4 مل SoyPC20 (25 ملغ / مل في الكلوروفورم) إلى قارورة القاع المستديرة ومخدر الحل الدهون مع مخدر ATTO إضافي 390 لتركيز النهائي من 0.1 مول٪.
ملاحظة: بدلا من مخدر ATTO 390 أخرى الدهون المسمى fluorophore أو الأصباغ محبة للدهون ويمكن أن تستخدم أيضا، اعتمادا على مصادر الإثارة المتاحة. - ربط دورق كروي إلى المبخر الدوار. تجفيف فيلم الدهون لمدة 40 دقيقة في 300 مليبار، 30 درجة مئوية درجة حرارة الحمام المائي والقصوى سرعة دوران، إلى تشكيل لفيلم الدهون متجانسة على الجدار الزجاجي من القارورة.
- Transfإيه القارورة إلى مضخة فراغ عالية وجافة الفيلم الدهون لمدة 30 دقيقة إضافية في درجة حرارة الغرفة.
- إضافة 5 مل العازلة (20 ملي تريس، 150 مم كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 8.0. العقيمة التي تمت تصفيتها) و 8 حبات الزجاج (2.7 ملم القطر، والايثانول غسلها وتجفيفها) إلى القارورة. ربط القارورة إلى المبخر الدوار وتدوير دون فراغ عند 50 درجة مئوية في أقصى سرعة.
ملاحظة: الخرز الزجاجي محل ميكانيكيا الفيلم الدهون من جدار زجاجي، مما يؤدي إلى (الصفاحات) تشكل الحويصلات. بعد 45 دقيقة تناوب يظهر حل حليبي وأي فيلم الدهون المتبقية يجب أن تكون واضحة في جدران القارورة. بدلا من الخرز الزجاجي أساليب أخرى مثل sonicating القارورة في sonifier حمام الماء، vortexing لقارورة أو طريقة معالجة الجفاف لطيف هي أيضا قابلة للتطبيق. - نقل قارورة تحت غاز خامل (الأرجون) إلى حمام بالموجات فوق الصوتية ويصوتن لمدة 4 دقائق في درجة حرارة الغرفة.
ملاحظة: صدمة الموجات فوق الصوتية تعكر صفو الجسيمات الشحمية، مما يجعلها unilamellar. - تقسيم حل LUVفي 1 مل قسامات.
- أداء دورات 5 تجميد / الذوبان من خلال تجميد الحل لوف في النيتروجين السائل، تليها ذوبان في 40 درجة مئوية في حمام مائي.
ملاحظة: هذا يؤدي إلى تمزق وإعادة ترتيب عفوية من الجسيمات الشحمية الفردية مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى زيادة الحجم. - في الماضي مخزن خطوة تجميد جميع العينات في -80 درجة مئوية.
ملاحظة: سوف LUVs تكون مستقرة لمدة 6 أشهر على الأقل.
2. البروتين إعادة إعماره
- ذوبان الجليد 1 مل LUV قسامة على الجليد. مباشرة قبل إعادة، قذف الجسيمات الشحمية 17X من خلال 400 نانومتر تصفية البولي غشاء باستخدام الطارد مصغرة.
ملاحظة: سيتم إزالة الركام الدهون والوصول إلى التوزيع النهائي حجم متجانسة. - زعزعة استقرار LUVs بإضافة 4٪ تريتون X-100 (ت / ت) لتركيز النهائي من 0.25٪ (ت / ت)، واحتضان لمدة 5 دقائق عند 50 درجة مئوية.
ملاحظة: كمية الجسيمات الشحمية تستخدم في هذه الخطوة يعتمد على كتلة النقي MscL G <سوب> 22 C المستخدمة (راجع الخطوة 2.3). تنقية MscL G 22 C (مشتقة من كولاي) كما هو موضح بالتفصيل في 28. - مزيج تنقية MscL G 22 C والجسيمات الشحمية المشبعة المنظفات في 1:20 (ث / ث) نسبة واحتضان لمدة 30 دقيقة إضافية عند 50 درجة مئوية.
- لإزالة المنظفات إضافة الخرز الحيوي في المخزن تريس (20 ملي تريس، 150 مم كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 8.0. العقيمة التي تمت تصفيتها) إلى حل البروتين / الحويصلية، مع 16 ملغ (الوزن الرطب) الخرز الحيوي في ميكرولتر المنظفات المستخدمة لزعزعة استقرار الجسيمات الشحمية في خطوة 2.2.
- إجراء عملية إزالة المنظفات بين عشية وضحاها (16 ساعة) في 4 درجات مئوية على طبق من الدورية.
ملاحظة: الخلط المستمر للحل يضمن إزالة المنظفات المثلى. - بعد إزالة المنظفات proteoliposomes تخزينها في 4 درجة مئوية، وتستخدم للتجارب في نفس اليوم.
3. آخر الفحص
- خلال إعادة البروتين اتخاذ قسامة 100 ميكرولتر من المنظفاتحل proteoliposome زعزعة استقرار بعد الانتهاء من الخطوة 2.3.
- إضافة 1 حجم calcein (30 ملم) في حل البروتين الحويصلية واحتضان إضافي 5 دقائق عند 50 درجة مئوية.
- إزالة المنظفات من الحل كما هو موضح في الخطوة 2،4-2،6.
- بعد إزالة المنظفات تتوازن عمود الحجم الاستبعاد (20 مل حجم السرير أو أكثر) مع العازلة تريس (3X حجم السرير).
ملاحظة: لا يمكن أن يؤديها الفصل Proteoliposome في درجة حرارة الغرفة، ولكن الحفاظ على عينة باستمرار في 4 درجات مئوية وينصح لضمان أفضل نشاط البروتين بعد تجزئة. - proteoliposomes منفصل عن calcein مجانا عن طريق تطبيق قسامة كامل (200 ميكرولتر) إلى العمود حجم الإقصاء. السماح للخليط لنقع في العمود، تليها شطف من proteoliposomes من العمود عن طريق تطبيق عازلة المستمر على رأس باستخدام تدفق الجاذبية. مراقبة calcein تحتوي على proteoliposomes والفرقة البرتقال منفصلة في الجبهة شطف. جمع كسور 500 & #181؛ ل على التوالي.
ملاحظة: ستكون مجاني calcein صبغ أزل بعد الكسر proteoliposome مع الفصل التام. - ماصة 80 ميكرولتر من كل جزء على طبق من ذهب الصغيرة بشكل جيد لالفلورسنت تلا والتعرف على جزء يحتوي على أكبر قدر من calcein تحتوي على proteoliposomes عبر مضان الانبعاثات. كشف مضان في 520 نانومتر مع الإثارة في 490 نانومتر. استخدام جزء proteoliposome وفقا لأعلى إشارة لفحص النشاط التالي.
- مزيج 20 ميكرولتر من الكسر التي تحتوي على proteoliposome مع العازلة تريس 980 ميكرولتر في مضان كوفيت 1 مل.
- قياس الانبعاثات مضان في 520 نانومتر (الإثارة 490 نانومتر) باستخدام الطيفي. سجل لمدة 1 دقيقة ثم إضافة 25 ميكرولتر من MTSET ([2- (trimethylammonium) إيثيل] methanethiosulfonate) من محلول المخزون (160 ملم) وتخلط جيدا. تبقي على التسجيل أثناء الخلط. دائما تحضير محلول المخزون الطازجة مباشرة قبل الاستعمال.
ملاحظة: بمجرد حلها في المخزن MTSET يتحللالصورة في غضون 30 دقيقة، وسوف تكون غير رد الفعل. MTSET يمكن أن يكون وزنه وأبقى مسحوق كما الجافة قسامة في -20 درجة مئوية حتى الاستخدام.
ملاحظة: بمجرد تنشيط سي قناة MscL G 22 يفتح والافراج عن جميع calcein شرك، مما يؤدي إلى نقص تركيز المحلي للcalcein عندما effluxing وproteoliposomes وdequenching اللاحقة للصباغة، مما أدى إلى زيادة في الانبعاثات مضان. - بعد مضان الانبعاثات قد وصلت إلى هضبة مستقرة مرة أخرى، إذابة في الليبوزومات بإضافة 50 ميكرولتر تريتون X-100 (4٪ ت / ت).
ملاحظة: من الناحية المثالية أي زيادة مضان أخرى يمكن ملاحظتها، مما يعني البروتينات النشطة في كل الحويصلية.
4. الحجم قياس توزيع LUVs عن طريق تتبع نانو الجسيمات
- لاحظ أن فقط عينات ضئيلة من الجسيمات الشحمية أو proteoliposome حل ضرورية لتحليل حجم التوزيع باستخدام جسيمات متناهية الصغر تعقب. تمييع الحل الحويصلية من 5 ملغ / مل دهن تركيز 1: 5000 (ت / ت) في المخزن (20 ملي تريس، 150 مم كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 8.0. العقيمة التي تمت تصفيتها) للتحليل إلى وحدة تخزين النهائي من 1 مل. ابحث عن مخازن تستخدم لتخفيف وإعداد LUV مسبق وإعادة استخدام 0.2 ميكرومتر غشاء لإزالة أي الجسيمات العالقة مثل الغبار الذي من شأنه ان يعكر قياسات حجم التوزيع.
- غسل تدفق غرفة مع الماء نقي للغاية.
- استخدام علامات سطح التركيز على شعاع ضوء. ضخ ما يقرب من 300 ميكرولتر من عينة الحويصلية المخفف وفورا بإغلاق صمام الخروج لوقف تدفق داخل غرفة التدفق، دون إدخال أي فقاعات الهواء.
- ضبط التركيز ومصراع الكاميرا / ربح الإعدادات لضمان إشارة تشتت كافية من العينة للكشف.
ملاحظة: 20-80 إشارات يجب أن تكون واضحة للعيان في مجال الرؤية. منع الاكتظاظ (> 80 الإشارات) كما أن البرنامج لن تكون قادرة على تتبع إشارات الفردية عندما متداخلة. - انتقل إلى قرار مجلس الأمن "لقطة"التابعين. ضبط التحكم في درجة الحرارة إلى 25 درجة مئوية ومدة القبض على 90 ثانية باستخدام ضوابط البرنامج. اضغط على "سجل" لبدء تسجيل سلسلة زمنية.
ملاحظة: عند الانتهاء من سلسلة زمنية يفتح نافذة جديدة. - حفظ السلاسل الزمنية في شكل معين (*. افي). لأسباب عملية خلال تحليل دفعة حفظ جميع الملفات في مجلد واحد.
- فتح صمام الخروج وحقن 300 ميكرولتر آخر في غرفة التدفق. إغلاق صمام وكرر الخطوات من 4،3-4،6 مرتين.
- بعد الانتهاء من جميع أشواط عينة غسل غرفة التدفق مع 5 مل من الماء نقي للغاية. انتقل إلى شاشة "ما قبل عملية". ضبط درجة الحرارة المعلمات معايرة = 25 درجة مئوية، واللزوجة = 0.91 لعازلة تريس المستخدمة في هذا البروتوكول.
- فتح نافذة عملية دفعة وتحميل سلسلة الوقت المسجل (المتقدم / دفعة عملية / تعيين ملف 1-3). اضغط على "جو GO" لبدء تحليل حجم التوزيع.
ملاحظة: أتمتة البرامج التحليليةساتيا يقيس الجسيمات واحدة وتحسب قطر على أساس السلوك الحركي وذلك باستخدام المعايير المحددة في الخطوة 4.8.
ملاحظة: تحليل توزيع حجم الناتج يحفظ تلقائيا في نفس المجلد مثل ملفات السلاسل الزمنية. - بالإضافة إلى إنشاء ملف تقرير لتلخيص النتائج (تصدير / إنشاء تقرير PDF).
5. إعداد حامل رقاقة
- تزن 1.0 غرام من MDX4 الطبية الصف قاعدة المطاط الصناعي و 0.1 غرام كيل MDX4 علاج في أنبوب رد فعل 50 مل. مزيج كلا تماما مع شريط الزجاج.
- وضع الأنبوب في المجفف لمدة 1 ساعة لديغا لاصقة. بعد ذلك استخدامها في غضون 30 دقيقة لرقاقة الإلتصاق، كما لاصقة سوف تتصلب ويكون من الصعب جدا للعمل مع.
- خلال التفريغ المطاط الصناعي (الخطوة 5.1) تنظيف شريحة زجاجية موضوعية تماما مع الكلوروفورم لإزالة أي تلوثات قبل رقاقة الترابط. شطف الشريحة مع 5 مل من الكلوروفورم باستخدام حقنة زجاجية. جمعالكلوروفورم في دورق وضع تحتها. بعد غسل السماح الجافة الشرائح.
ملاحظة: إجراء هذه الخطوة تحت غطاء الدخان. بديل لالكلوروفورم، والمذيبات العضوية الأخرى مثل الأسيتون يمكن أن تستخدم أيضا. - إيداع كمية صغيرة من المواد الرابطة لاصق على الزجاج غطاء باستخدام طرف ماصة (نصائح وضوح الشمس لماصات 10 ميكرولتر). تذكر أن رقائق يجب أن تنسجم مع حامل الشرائح 8 غرفة في وقت لاحق، ويجب أن توضع على الشريحة وفقا لذلك.
- إزالة بعناية رقاقة واحدة في وقت واحد من لوحة الرقاقة باستخدام الملقط غيض الجميلة وإيداع رقاقة على قطرة من لاصق على الزجاج غطاء. تأكد من أن الجانب المطلي من رقاقة يواجه صعودا.
- دفع بلطف الشريحة على الغطاء الزجاجي مع الجزء الخلفي من ملاقط PE حادة. للتأكد من أن الغراء يتم الاستغناء بالتساوي تحت الشريحة، الشريحة بعناية الشريحة ذهابا وعودة. خطوة حاسمة: ضمان عدم وجود فقاعات الهواء محاصرون تحت الشريحة، لأنها سوف يزعج التصوير الضوئيمن تجاويف رقاقة في وقت لاحق. أيضا التأكد من أن أي مادة لاصقة يلوث سطح رقاقة.
- جفف الغطاء الزجاجي النهائي لمدة 2 ساعة على 65 درجة مئوية في مجفف مجلس الوزراء.
لا تزال مغلفة رقائق مع تنشأ طبقة واقية من تصنيعها الذي يحتاج إلى إزالتها: مذكرة. - لإزالة طبقة واقية، نفذ خطوة الغسيل المذيبات متتابعة. خلال علاج من رقائق، تسخين حمام مائي إلى 54 درجة مئوية.
- ضع 3 أكواب الزجاج في حمام الماء، اثنان منهم مليئة الأيزوبروبانول وشغل واحد مع الأسيتون.
- تضاف شرائح غطاء زجاجي إلى حامل الشرائح ويغرق في أول الأيسوبروبانول طبق شغل لمدة 10 دقيقة. بعد ذلك نقلها إلى الطبق الأسيتون شغل، واحتضان مرة أخرى لمدة 10 دقيقة قبل نقله للخطوة الغسيل النهائية للطبق الأيسوبروبانول الثاني واحتضان 10 دقيقة أخرى.
- إزالة حامل الشرائح من الطبق وتغسل بعناية على نطاق واسع مع ultrapurالمياه ه، تليها تجفيف رقائق مع تيار لطيف من غاز النيتروجين.
- الاقلاع ورقة التصفيح من 8 جيدا لزجة للانزلاق، ووضعها إلى الوراء على مقاعد البدلاء. اختيار بعناية الشريحة الغطاء واضغط بلطف على الشريحة لزجة مع رقائق تواجه الآبار. دعونا الانتهاء من بقية حامل رقاقة لبضع دقائق قبل الاستخدام.
6. إعداد الفحص
ملاحظة: رقائق ثقب النانو لصقها على غطاء زجاجي ومفصولة 8 جيد لزجة الشريحة تمتلك فائدة، ويمكن معالجة ذلك رقائق متعددة في تشغيل تجريبي واحد، مع رقائق الانفصال تماما عن بعضها البعض.
- بعد إعداد حامل رقاقة، وشطف كل رقاقة مع الإيثانول النقي وضربة الجافة مع غاز النيتروجين، لإزالة أي تلوثات مثل الغبار.
- تنظيف سطح رقاقة مع الهواء أو الأكسجين أو البلازما النيتروجين. اعتمادا على نوع من وقت فترات التنظيف البلازما تختلف: أداء معالجة بلازما الأوكسجين لمدة 1 دقيقة، والهواء وأحمقروجن البلازما لمدة 5 دقائق عند 0.3 مللي بار في وضع 80٪ من الطاقة (متوسطة القوة RF أو عالية).
- بعد تنظيف البلازما احتضان رقائق في الإيثانول النقي لمدة 10-15 دقيقة لضمان تجويف التبول.
- الإيثانول صرف تدريجي لعازلة بإضافة 400 ميكرولتر من العازلة تريس (20 ملي تريس، 150 مم كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 8.0. العقيمة التي تمت تصفيتها)، تليها خلط من الحل دون إدخال فقاعات الهواء وإزالة لاحقة من 400 ميكرولتر. كرر هذا الإجراء 12 مرات، لضمان إزالة الإيثانول.
ملاحظة: سوف الإيثانول تكون ضارة للالجسيمات الشحمية وطبقات ثنائية الدهون مع وقف التنفيذ. - عازلة للمنشطات تريس (20 ملي تريس، 150 مم كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 8.0. العقيمة التي تمت تصفيتها) مع 5 ملي CaCl 2 و 1 ميكرومتر Oy647 صبغ. تماما إزالة غسل العازلة من رقاقة وعلى الفور إضافة المخزن المؤقت مخدر إلى شرائح. ملاحظة: سيتم تغطية رقائق مع فيلم عازلة رقيقة بعد إزالة غسل العازلة، وبالتالي فإن رقاقة ليست على اتصال مباشر مع الهواء، وضمان ترطيب مستمر من تجاويف وسطح رقاقة.
- إضافة 1 ملغ / مل LUVs أو PROTEO-LUVs في المخزن تريس (20 ملي تريس، 150 مم كلوريد الصوديوم، ودرجة الحموضة 8.0. العقيمة التي تمت تصفيتها) إلى كل بئر.
ملاحظة: الحجم النهائي في كل بئر 300 ميكرولتر. النظر في الإضافات اللاحقة للصباغة التحكم والكيميائية معدل MTSET خلال مخدر تريس العازلة بالإضافة. - لالدهون تشكيل طبقة ثنائية، والتي تمتد المسام على سطح رقاقة احتضان شريحة لمدة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة مع الحل الحويصلية. يغسل بعد ذلك كل رقاقة مع 4X 400 ميكرولتر من الكالسيوم 2 + خالية عازلة تريس.
- إضافة الصبغة السيطرة على كل جانب، مع تركيز النهائي من 5 ميكرومتر. رقائق جاهزة الآن للفحص النبات.
7. إعداد الفحص
- جبل حامل شريحة المجهر epifluorescence (هدف الهواء 20X، والعمل لمسافات طويلة). التركيز على حافة رقاقة ثقب النانو لإيجاد أكثر سهولة البؤري للتجاويف الصغيرة. مرة واحدة تجاويف هي في التركيز مسح مجموعة ثقب النانو لمنطقة الفي يعرض أعلى ختم النسبة.
ملاحظة: كل المجهر epifluorescence مقلوب يمكن استخدامها لإجراء فحوصات رقاقة. اعتمادا على التكبير موضوعي (20X - 60X) عدد تجاويف يعاير سوف تختلف، مع ما يصل الى 9000 تجاويف في حقل واحد من العرض باستخدام 20X التكبير. أهداف الهواء مع المسافة العمل الطويلة هي الأفضل. استخدام مقلوب مبائر المجاهر المسح بالليزر (CLSM) هو أيضا ممكن، ولكن الحصول على الصور قد يكون العامل المحدد نظرا لعمق بؤرة محدود. - تحسين رقاقة إضاءة.
ملاحظة: تأكد من أن كل القنوات صبغ لا يتجاوز الحد الأقصى لقيمة مقياس الرمادية، والتغيرات لا يمكن ملاحظتها. للتجارب تصدير ضبط الإضاءة الصبغة translocated إلى 90٪ من قدرة إشارة القصوى. ضبط الصبغة تحكم في تجاويف مفتوحة إلى 80-90٪ من الطاقة القصوى إشارة إلى كشف بوضوح أي ختم غشاء المتسرب. - مرة واحدة يتم ضبط جميع القنوات بدء سلسلة زمنية. التقاط صور كل 10-20 حد ذاتهاج لمدة 90 دقيقة.
ملاحظة: هذا هو كاف لمتابعة بالمثل أحداث معينة وغير محددة هروب رأس المال. - تهيئة هروب رأس المال من الركيزة الفلورسنت من خلال إضافة السيستين محددة، موجبة الشحنة MTSET مركب إلى التركيز النهائي من 3 ملم. سماح 5 دقائق على الأقل من وقت التجربة قبل MTSET بالإضافة إلى أن تكون قادرة على إقامة في وقت لاحق على إشارة الفلورسنت مستقرة السابقة الأساس لتوجيه الافتتاح. نستعد دائما حل MTSET الطازجة مباشرة قبل الاستعمال.
تحليل 8. البيانات
- فتح في الوقت كومة صورة سلسلة مع الإصدار القياسي من يماغيج (ملف / استيراد / تسلسل الصور).
- إذا مكدسة قنوات الفلورسنت، وتقسيم القنوات في أكوام الفردية لكل قناة (صورة / الأكوام / ستاك إلى الصور).
- تكرار الصورة الأولى من قناة النبات الركيزة للالعائد على الاستثمار (المناطق ذات الاهتمام) تحديد الهوية (صورة / مكرر).
- تحويل الصورة إلى صورة ثنائية (صورة / ضبط / عتبة). ضمانأن الخوارزمية المستخدمة يصور إشارات لجميع تجاويف مختومة من دون تداخل غرابة الأطوار.
- تحديد المناطق ذات الاهتمام مع أداة الجسيمات محلل تلقائيا (تحليل / تحليل الجسيمات). تحديد الحد الأدنى لحجم الجسيمات محددة، لتجنب الضوضاء الجسيمات. التحقق من الخيارات "استبعاد على حواف" و "تشمل الثقوب". تأكد من أن الناتج رويس تعكس نمط microcavity مجموعة. رويس بين المتجاورين والتحف، وبالتالي إزالتها. حفظ قائمة العائد على الاستثمار.
ملاحظة: المعلمة القياس لابد من تعيين "المجال" قبل تحليل الجزيئات (تحليل / تعيين القياسات / المنطقة) - فتح السلاسل الزمنية محلل المكونات في (http://rsb.info.nih.gov/ij/plugins/time-series.html)، الذي تغيير حجم كل رويس تلقائيا إلى نفس الحجم. إعادة حجم كل رويس موجودة إلى عرض / ارتفاع بكسل 6X6 والشكل البيضاوي (الموقت سلسلة محلل / AutoROIProperties). تحقق من خيار "تغيير حجم ROIS الحالية". مما أدى إلى إنقاذ قائمة العائد على الاستثمار حجمها.
- فتح مدير ROI(تحليل / أدوات / مدير ROI) وتحميل قائمة العائد على الاستثمار حجمها لكل قناة من السلاسل الزمنية (ROI مدير / المزيد / فتح). سيتم متراكبة رويس. لتحليل تغير إشارة لكل العائد على الاستثمار بدء تشغيل أداة قياس متعدد (مدير ROI / المزيد / قياس متعددة)، حدد "قياس جميع شرائح" و "صف واحد لكل شريحة" والبدء في قياس متعددة.
ملاحظة: المعلمة القياس لابد من تعيين "يعني قيمة الرمادي" لهذه الخطوة (تحليل / تعيين القياسات / يعني قيمة الرمادي) - حفظ الجدول الناتج، وإعطاء قيمة الرمادي يعني لكل العائد على الاستثمار في *. TXT أو تنسيق *. XLS.
- استيراد تحليل العائد على الاستثمار من كل قناة التصوير في NanoCalcFX عبر خيار "استيراد الملف". تعيين "استخدام الخط الأول لتسمية سلسلة". تعيين حجم الخطوة بين الصور وفقا للوقت فترات الحصول على الصور سلسلة واختيار العمود المقابل والفاصل العشري.
- استخدام الخيار "ورقة متعددة" لربط الرسوم البيانية للفلوو الفردية تلقائياقنوات rescent.
ملاحظة: يمكن الآن تحليل الأحداث وتصنيفها باستخدام المعلومات التي قدمها 3-لون المعلومات الطيفية. - تناسب منحنيات المحدد باستخدام البناء في وظيفة مناسبة (الخيار مناسبا).
ملاحظة: نفذت هروب رأس المال وتدفق معادلة مناسبة ليمكن تعيين كل الأحداث يحركها نشر monoexponential وحدود مناسبة. مما أدى الثوابت معدل يمكن رسم باستخدام أداة الرسم البياني أو تصديرها لصقل المزيد من البيانات.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يمكن بسهولة الأغشية التي تغطي المسام المراد إنشاؤها على سطح رقاقة ذات البنية النانومترية بطريقة الذاتي تجميعها. لكن العملية الأساسية لا تزال حساسة وتتأثر العديد من المعلمات مثل حجم الجسيمات الشحمية، monodispersity من السكان الحويصلية، lamellarity، lipid- والملح التركيز وسطح الكيميائية الخصائص. وقد اتسمت معظم هذه المعايير بدقة وموحدة في البروتوكول أعلاه. غيرها من المعالم ولكن يجب أن يتم التحقق خلال كل إعداد جديد، لضمان تجربة ناجحة. هذه هي توزيع حجم الجسيمات الشحمية والتبعثر السكان (الشكل 2 أ). لتشكيل غشاء تغطي المسام الأمثل وتجنب الحويصلية اقتحام أحجام تجويف الفضاء الحويصلية أعلى بكثير من قطر المسام هي ضرورة. وعلاوة على ذلك، وقد ثبت أن الاستعدادات الحويصلية monodisperse لانتاج أفضل النتائج في غشاء نشر ومغازيلعلى. خطوة حاسمة أخرى لابد من التحقق من كل إعداد لنشاط البروتين بعد إعادة. باستخدام مقايسة dequenching مضان لالجسيمات الشحمية تشكيلها مع MscL G 22 C، وفتح قناة يمكن رصدها عبر التحليل الطيفي مضان، وإعطاء نسبة من الجسيمات الشحمية إيواء نشط MscL G 22 C بروتين (الشكل 2 ب).
مرة واحدة تنتشر على سطح رقاقة، المذاب النبات من هدف الفلورسنت التي كتبها MscL G 22 C على تفعيل يجند يمكن اتباعها (الشكل 3 B). لا تعمل المهندسة MscL G 22 قنوات C في حالتها الافتراضية، entrapping جزيئات الفلورسنت صغيرة داخل الفضاء تجويف. بإضافة المغير MTSET الكيميائية يتم إدخال الشحنات الموجبة إلى المنطقة انقباضوMscL G 22 C المسام، مما دفع مفتوحا عبر التنافر الكهربائي. وfluorophore شرك مسبق تهرب الفضاء تجويف لتحقيق التوازن نشر. يمكن رصد انخفاض لاحق من مضان داخل الفضاء تجويف. هذه العملية هي استنساخه للغاية، مما أدى إلى السكان متجانسة من الأحداث هروب رأس المال (الشكل 3 C). منحنيات هروب رأس المال الناتجة تتجمع في اثنين من السكان واضح، مما يدل على قدرة فحص للتمييز بين الأحداث النبات أحادية ومتعددة القنوات (الشكل 3 D). وعلاوة على ذلك فإن هذا النظام قادرا على متابعة ثلاثة الأصباغ طيفيا فصل جيدا بالتوازي وفي الوقت الحقيقي، مما يجعل من الممكن لتسجيل عروض عالية المحتوى والتمييز بدقة وموضوعية بين النتائج الإيجابية والسلبية الإيجابية، كاذبة. في هذه الدراسة تم تحليل 9.046 تجاويف مختومة، منها 8٪ عرض efflالسلوك UX. نشر فلوري مختلف القنوات تلا، يمكن التمييز الأحداث في أحداث monoexponential هروب رأس المال، حركية معقدة، والاقتحام الدهون وتمزق غشاء (الشكل 3 E). تعتبر الأحداث الوحيدة التي تعرض إشارات ثابتة للالمذاب التحكم وصبغ الغشاء عن التحليل النهائي. تمثل حركية معقدة أحداث هروب رأس المال مع اشارات التحكم متقلب وبالتالي تم حذفها. الاختراقات الدهون وتمزق غشاء هي أحداث القطع الأثرية التي تحدث في جوهرها باستخدام أنظمة طبقة ثنائية للدهون، والتي تمتد المسام. ويمكن التخلص منها باستخدام إشارات صبغ السيطرة على النحو المذكور أعلاه (الشكل 4).
الرقم توزيع 2. حجم proteoliposomes وظيفة MscL. كانت أ) الحويصلات يحلل إد عن طريق تحليل تتبع نانو الجسيمات. تم فحص عينات لوف قبل (تتبع الأسود) وبعد إعادة تشكيل MscL G 22 C (تتبع الأحمر). بعد إعداد LUV، ويتحقق حجم الجسيمات يعني من 214 ± 70 نانومتر. وانخفض حجم أثناء إعادة، مما أدى إلى proteoliposomes من 158 ± 60 نانومتر في النشاط الحجم. ب) MscL تم التحقق من صحة بعد إعادة كتبها مقايسة هروب رأس المال. إصدارها 28 calcein مروي الذاتية من proteoliposomes من خلال افتتاح بوساطة MTSET للقناة MscL، مما يؤدي إلى dequenching من fluorophore (الحمراء)، والزيادة السريعة في كثافة مضان. الجسيمات الشحمية دون البروتين تظهر لا يوجد مثل هذا هروب رأس المال، حتى بعد تكرار بالإضافة MTSET (أسود). لاحقا، قدم المنظفات الإذابة (TX-100) من النشرات الجسيمات الشحمية كل مغلفة سابقا صبغ. تم إعادة استخدام هذا الرقم بإذن من 21.وآخرون = "_ فارغة"> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3). بوابات يجند المذاب النبات من قبل MscL في مستوى جزيء واحد. كما أنها أغلقت) المهندسة MscL G 22 قنوات C في حالتها الافتراضية. المواد المذابة الصغيرة مثل fluorophore غير قادرة على تمرير لا من خلال قناة أو طبقة ثنائية المادة الدهنية. على إضافة MTSET، وهي السيستين واحدة هندسيا من كل MscL G 22 C protomer يحصل تعديل، فرض رسوم إيجابية متعددة في الجانب انقباض في مجمع القناة pentameric. يتم الضغط على MscL G 22 قناة C مفتوحة من التنافر تهمة وصبغ شرك يمكن أن منتشر خارج تجويف، مما يؤدي إلى نقص في كثافة مضان. ب) تيلي يتتبع من MscL G 22 C فتح على إضافة MTSET. وانتشرت Proteoliposomes تحتوي على تشكيلها وظيفيا MscL G 22 C على سطح رقاقة. وقد شرك Oy647 (الأحمر) داخل تجاويف كما الركيزة النبات. وأضاف OregonGreen ديكستران (70 كيلو دالتون والأخضر)، والركيزة قناة التحكم غير منفذة للمراقبة خصوصية الركيزة لهذا الحدث النقل وكذلك سلامة غشاء أثناء التجربة. وتستكمل LUVs مع مخدر ATTO 390 (0.1 مول٪، الأرجواني) للتحقق من تلوث الدهون داخل تجاويف. إضافة MTSET (3 ملي النهائية) في ر = 0 ثانية تفتح القناة، مما يؤدي إلى Oy647 هروب رأس المال من تسوس الأسنان، سجلت عن طريق مضان قراءة المغادرة. C) اختار عشوائيا MscL G 22 منحنيات C هروب رأس المال أثبتت الأحداث هروب رأس المال نموذجية. D) معدل الثوابت للأحداث النبات (ن = 242) عنقودية على اثنين من سكان جاوسالصورة، مما يدل على أن الأحداث النقل أحادية ومتعددة القنوات يمكن التمييز. E) فحص عالية المحتوى والتحليل الإحصائي من 9046 تجاويف رقاقة مختومة من قبل الثلاثي اللون في الوقت الحقيقي قراءات. 8٪ من جميع التجاويف رقاقة تحليلها وتبين الأحداث هروب رأس المال الأسية. بسبب فك الطيفي (الأحمر: translocated المذاب، الأخضر: السيطرة المذاب، البنفسجي: الدهن)، والأحداث هروب رأس المال، حركية معقدة، والاقتحام الدهون، وتمزق الغشاء يمكن أن يكون هناك تمييز، وبالتالي القضاء على ايجابيات كاذبة. تم إعادة استخدام هذا الرقم بإذن من 21. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (4). فئات الأحداث ميزت من خلال الكشف ثلاثة ألوان. المذاب Translocated (الحمراء)، كنترولل المذاب (الخضراء) وصبغة الدهون (البنفسجي) ويمكن التمييز طيفيا السماح لاختيار البيانات غير متحيزة. أ) تجاويف يختم إيواء أي بروتين الغشاء تظهر أي أحداث التمويه تحت ظروف تجريبية وصفها لقناة MscL تسجيل (انظر الشكل 3A) . قراءات الفلورسنت مستقرة لجميع القنوات. ب) تعريف سوء طبقات ثنائية الدهون علقت قادرة للتدخل في تجويف. النتائج C) غشاء تمزق في طبقة ثنائية المادة الدهنية متقطعة تمتد التصدع ثقب النانو. وبالتالي، لم يعد يفصل الفضاء تجويف من حجرة عازلة. الأصباغ شرك (الحمراء) تهرب من تجويف أسفل التدرج التركيز. المذاب التحكم (الأخضر)، وغير قادر سابقا لتمرير عبر الغشاء، يدخل D) مثال لحدث الدهون تدخل تجويف. بينما يزيد من إشارة الفلورسنت لصبغ الدهون (البنفسجي) بسبب غشاء غزو الفضاء تجويف، المذاب النبات هو pusheد من تجويف (الحمراء)، مما يؤدي إلى نقص في إشارة الفلورسنت. تم حظر ثقب النانو من قبل طبقة ثنائية المادة الدهنية، ومنع مرور الركيزة التحكم (الأخضر). E) أثناء تمزق الغشاء، المذاب النقل المغلقة تهرب بسرعة من تجويف (الحمراء)، في حين ينشر المذاب التحكم في (الخضراء). تم إعادة استخدام هذا الرقم بإذن من 21. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تقنية المعروضة هنا يسمح للتحليل مواز للغاية من النقل بروتين الغشاء. ويمكن مباشرة أنظمة بروتين الغشاء أعيد تطبيقها على بيوشيب، مما يجعل التكيف من الناحية النظرية كل نقل غشاء أو توجيه ممكن. تحليل النقل يقتصر فقط عن طريق إنشاء نظام تلا الفلورسنت، إما عن طريق تغيير مباشر مضان (النبات من fluorophores أو ركائز fluorescently المسمى) أو التغيير غير المباشرة مضان (الأصباغ الحساسة للدرجة الحموضة، والتفاعلات الأنزيمية الثانوية). هذا الأخير، ولكن لم يتم بعد تأسيسها.
التوصيف الوظيفي للقنوات الغشاء أو النقل على مستوى بروتين واحد هو المحور الرئيسي لهذه التقنية. في تركيبة مع المجهر الآلي، وإنشاء تطبيقات الكشف عن المؤثرات البروتين هو ممكن أيضا. إعداد مقايسة يسمح بتقييد مواز لمدة تصل إلى 8 رقائق، مع نقاط فحص متعددة على كل رقاقة. بسبب الفصل التام من رقائق، فمن مواز حقا، والسماح لعدة يكرر التجريبية بما في ذلك التحكم في تشغيل تجريبي واحد، بعد أن تستتب الأوضاع.
خطوات حاسمة خلال إنشاء تجربة هي إعداد الحويصلات unilamellar حقا، وإعادة نشطة من البروتين في الاختيار، ونشر كفاءة proteoliposomes على سطح رقاقة والقدرة الإبقاء على طبقة ثنائية الدهون علقت نحو ركائز المستخدمة في الفحص.
في حين إعداد الحويصلات unilamellar له أهمية أساسية لهذا الاختبار لتجنب إنشاء صفائح الأغشية الصفاحات على سطح رقاقة خلال تشكيل الدهون طبقة ثنائية مع وقف التنفيذ، فمن السهل بدلا لضمان unilamellarity الحويصلات عبر sonicating في الجسيمات الشحمية أثناء التحضير.
التطبيق المباشر لproteoliposomes هو النهوض كبير من PRESENTE طريقةد. وعلى النقيض من المناهج السابقة البروتينات أكثر تعقيدا وذات الصلة طبيا يمكن الآن المستهدفة، الأمر الذي يتطلب بطبيعة الحال إنشاء مسبق من بروتوكول إعادة العائد بروتين وظيفي الاختيار في LUVs. بالإضافة إلى ذلك، بروتينات غشاء حيازة مجالات كبيرة خارج الغشاء تقلل من تشكيل SSMS المناسبة. هذا يجب أن يكون الأمثل لكل بروتين جديد، على سبيل المثال من خلال تغيير تركيز CaCl 2.
نسبة إعادة تشكيل البروتين من الفائدة يجب أن يتم اختياره بعناية. كان المطلوب تحليل الأحداث بروتين واحد وبارعة باستخدام تقنية يعرض هنا. ولذلك ينبغي أن كمية البروتين أعيد لا تتجاوز 1-2 وحدات من البروتين وظيفية لكل تغطي المسام غشاء التصحيح افتراض إعادة المثالية والتي وزعت على بروتين غشاء عشوائيا عبر طبقة ثنائية. بالإضافة إلى ذلك يكون الاتجاه من البروتين بعد إعادة ينبغي أيضا أن يوضع في الاعتبار، كما فعلت نبعد التمديد لتكون على قدم المساواة بين كل من directionalities.
وأخيرا مرة واحدة ويتم فحص جميع هذه القضايا بعناية والأمثل، فإن أيا من ركائز المستخدمة قد عرض أي نفاذية غشاء غير محددة من الغشاء الذي يمتد المسام. fluorophores موجبة، مثل معظم الأصباغ القائمة على رودامين في النظام الطيفي الأحمر تميل إلى التغلب بسرعة على حاجز الغشاء. تفاعلات مسعور قوية يمكن أن يؤدي أيضا إلى مرفق غير محددة إلى طبقة ثنائية المادة الدهنية. لم يتم المطلوب على حد سواء الخصائص.
دراسة القنوات الأيونية بطريقة النوعية هي أيضا يمكن تخيلها. الكشف عن المؤثرات قناة باستخدام ثنائي نعم / لا يمكن التفكير قراءات استخدام الأصباغ الحساسة للأيون. أكبر عقبة هنا سيكون إنشاء الدهون طبقة ثنائية على الأقل جزئيا-الاحتفاظ أيون. وهذا قد يكون فقط يمكن تحقيقه عبر تعديل سطح رقاقة ثقب النانو.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Reagent | |||
| [2-(Trimethylammonium)ethyl] methanethiosulfonate |
Toronto Research Chemicals Inc. | T792900 | MTSET; hydrolized by water. Keep as dry pouder aliquot at -80 °C. Use immediately (30 minutes) after solubilization in buffer. |
| 1 ml gas-tight syringe | Hamilton | #1001 | |
| 10 ml round flask | Schott Duran | ||
| 2.7 mm glas beads | Roth | N032.1 | |
| 2-Propanole | Roth | 9866.5 | |
| 30 cm Luer-Lock Extension Tube | Sarstedt | 744304 | |
| Acetone | Roth | 5025.5 | |
| Bio-Beads SM-2 Adsorbent | Bio-Rad | 152-3920 | need to be activated before first use |
| CaCl2 Dihydrat | Roth | HN04.3 | |
| Calcein | Sigma | C0875 | store dark at -20 °C |
| Chloroform reagent grade | VWR Chemicals | 22711324 | |
| DOPEATTO390 | ATTO-TEC | AD 390-165 | store dark at -20 °C |
| Ethanol absolute | Sigma-Aldrich | 32205 | |
| Injekt Single-use syringe | Braun | 460 60 51V | |
| Injekt-F single-use syringe | Braun | 91 66 017V | |
| Keck clips | Schott | KC29 | |
| L-α-Phosphatidylcholine, 20% (Soy) | Avanti Polar Lipids | 5416016 | store under inert gas at -20 °C |
| NaCl 99.5% p.a. | Roth | 3957.2 | |
| Nanopore E100 wafer/chips | Micromotive (Mainz/Germany) | available on request | |
| Nucleopore Track-Etch Membrane 0.4 µm | Whatman | 800282 | |
| Oregon Green Dextran 488 (70 kDa) | life Technologies | D-7173 | store dark at -20 °C |
| Oy647 | Luminartis (Münster/Germany) | OY-647-T-1mg | store dark at -20 °C |
| Rotilabo-syringe filtration, unsterile, pore-size 0.22 µm | Roth | P 818.1 | |
| Sephadex G-50 | Sigma-Aldrich | G5080 | column material for size exclusion chromatography |
| Silastic MDX4-4210 | Dow Corning | curing agent for chip fixation onto cover glass support | |
| sticky-Slide 8-well | ibidi | 80828 | multi-well chamber for the mounting onto glass slides (chip holder) |
| Three-way stopcock blue | Sarstedt | 744410001 | |
| Tris Pufferan 99.9% Ultra Quality | Roth | 5429.2 | |
| Triton-X 100 | Roth | 6683.1 | |
| Whatman 0.2 µm cellulose nitrate membrane filter | Roth | NH69.1 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| Büchi 461 water bath | Büchi | ||
| Büchi Rotavapor RE 111 | Büchi | ||
| Cary Eclipse Fluorescence Spectrophtometer | Varian | ||
| LiposoFast Mini Extruder | Avestin | ||
| Membrane pump | Vaccubrand | 15430 | |
| Nanosight Nanoparticle Tracking Microscope | Malvern / Nanosight | LM 14C | |
| NyONE microscope | Synentec | available on request | |
| Pump control | Vaccubrand | CVC 2II | |
| Sonicator bath Sonorex RK100H | Brandelin electronic | 31200001107477 | |
| Vaccum pump RC5 | Vaccubrand | 1805400204 | |
| Water bath W13 | Haake | 002-9910 | |
| Plasma Cleaner PDC-37G | Harrick Plasma | PDC-37G | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| ImageJ | Open Source | http://imagej.nih.gov/ij/ | scientific image processing software |
| NanoCalcFX | Freeware | http://sourceforge.net/projects/nanocalc/ | data analysis/evaluation software for massive transport kinetic datasets |
| NTA 2.3 Analytical Software | Nanosight | data acquisition and analysis software for nanoparticle tracking microscope | |
| NTA 2.3 Temperature Comms | Nanosight | temperature controle software for nanoparticle tracking microscope |
References
- Yildirim, M. A., Goh, K. I., Cusick, M. E., Barabasi, A. L., Vidal, M. Drug-target network. Nat Biotechnol. 25, 1119 (2007).
- Hamill, O. P., Marty, A., Neher, E., Sakmann, B., Sigworth, F. Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches. Pflugers Arch. 391, 85-100 (1981).
- Osaki, T., Suzuki, H., Le Pioufle, B., Takeuchi, S. Multichannel simultaneous measurements of single-molecule translocation in α-hemolysin nanopore array. Anal. Chem. 81, 9866-9870 (2009).
- Carrillo, L., et al. High-resolution membrane capacitance measurements for studying endocytosis and exocytosis in yeast. Traffic. , (2015).
- Giacomini, K. M., et al. Membrane transporters in drug development. Nat. Rev. Drug Discov. 9, 215-236 (2010).
- Castell, O. K., Berridge, J., Wallace, M. I. Quantification of membrane protein inhibition by optical ion flux in a droplet interface bilayer array. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 3134-3138 (2012).
- Zollmann, T., et al. Single liposome analysis of peptide translocation by the ABC transporter TAPL. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112, 2046-2051 (2015).
- Tamm, L. K., McConnell, H. M. Supported phospholipid bilayers. Biophys. J. 47, 105-113 (1985).
- Sackmann, E. Supported membranes: scientific and practical applications. Science. 271, 43-48 (1996).
- Castellana, E. T., Cremer, P. S. Solid supported lipid bilayers: From biophysical studies to sensor design. Surf. Sci. Rep. 61, 429-444 (2006).
- Wagner, M. L., Tamm, L. K. Tethered polymer-supported planar lipid bilayers for reconstitution of integral membrane proteins: silane-polyethyleneglycol-lipid as a cushion and covalent linker. Biophys. J. 79, 1400-1414 (2000).
- Naumann, C. A., et al. The polymer-supported phospholipid bilayer: tethering as a new approach to substrate-membrane stabilization. Biomacromolecules. 3, 27-35 (2002).
- Weiskopf, D., Schmitt, E. K., Klühr, M. H., Dertinger, S. K., Steinem, C. Micro-BLMs on highly ordered porous silicon substrates: Rupture process and lateral mobility. Langmuir. 23, 9134-9139 (2007).
- Watanabe, R., et al. Arrayed lipid bilayer chambers allow single-molecule analysis of membrane transporter activity. Nat. Commun. 5, (2014).
- Stamou, D., Duschl, C., Delamarche, E., Vogel, H. Self-Assembled Microarrays of Attoliter Molecular Vessels. Angew. Chem. Int. Ed. 115, 5738-5741 (2003).
- Lohr, C., et al. Single Liposomes Used to Study the Activity of Individual Transporters. Biophysical Journal. 106, 229a (2014).
- Dunlop, J., Bowlby, M., Peri, R., Vasilyev, D., Arias, R. High-throughput electrophysiology: an emerging paradigm for ion-channel screening and physiology. Nat. Rev. Drug Discov. 7, 358-368 (2008).
- Milligan, C. J., et al. Robotic multiwell planar patch-clamp for native and primary mammalian cells. Nat. Protoc. 4, 244-255 (2009).
- Soga, N., Watanabe, R., Noji, H. Attolitre-sized lipid bilayer chamber array for rapid detection of single transporters. Sci. Rep. 5, (2015).
- Kleefen, A., et al. Multiplexed parallel single transport recordings on nanopore arrays. Nano Lett. 10, 5080-5087 (2010).
- Wei, R., Gatterdam, V., Wieneke, R., Tampé, R., Rant, U. Stochastic sensing of proteins with receptor-modified solid-state nanopores. Nat. Nanotechnol. 7, 257-263 (2012).
- Urban, M., et al. Highly parallel transport recordings on a membrane-on-nanopore chip at single molecule resolution. Nano Lett. 14, 1674-1680 (2014).
- Kusters, I., Van Oijen, A. M., Driessen, A. J. Membrane-on-a-Chip: Microstructured Silicon/Silicon-Dioxide Chips for High-Throughput Screening of Membrane Transport and Viral Membrane Fusion. ACS Nano. 8, 3380-3392 (2014).
- Hansen, J. S., Thompson, J. R., Hélix-Nielsen, C., Malmstadt, N. Lipid directed intrinsic membrane protein segregation. J. Am. Chem. Soc. 135, 17294-17297 (2013).
- Heinemann, F., Schwille, P. Preparation of Micrometer-Sized Free-Standing Membranes. ChemPhysChem. 12, 2568-2571 (2011).
- Lazzara, T. D., Carnarius, C., Kocun, M., Janshoff, A., Steinem, C. Separating attoliter-sized compartments using fluid pore-spanning lipid bilayers. ACS nano. 5, 6935-6944 (2011).
- Winterhalter, M. Black lipid membranes. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 5, 250-255 (2000).
- Koçer, A., Walko, M., Feringa, B. L. Synthesis and utilization of reversible and irreversible light-activated nanovalves derived from the channel protein MscL. Nat. Protoc. 2, 1426-1437 (2007).
