Summary
이 프로토콜의 목적은 기공 복합체의 세포 피질에, GFP - 태그 PATROL1, 막 인신 매매 단백질의 점을 점멸 표시 가변 각도 표면 형광 현미경으로 식물 세포 표면에 형광 표지 된 단백질의 역학을 모니터링하는 방법을 설명하는 것입니다 애기 장대.
Protocol
모종의 1. 준비
- 씨앗을 소독.
- 1 μL 10 % 트리톤 X-100-500 μL 멸균 : 500 μL 차아 염소산 나트륨 (5.0 % 사용할 수 염소)를 추가하여 살균 솔루션을 준비합니다.
- 장소의 약 10 형질 전환 A. 1.5 ML 튜브에 GFP - PATROL1 8을 들고 장대 씨.
- 1 ml의 70 % 에탄올 용액을 추가, 5 번 반전 잘 섞는다. 1 분 동안 둡니다.
- 씨앗은 튜브의 바닥에 가라 관찰한다. 깨끗한 층류 캐비닛 부드럽게 마이크로 피펫을 사용하여 70 % 에탄올을 제거하고 1 mL의 멸균 용액을 추가. 다섯 번 반전 잘 혼합하고 5 분 동안 둡니다.
- 씨앗을 씻으십시오. 또 클린 벤치에 무균 상태에서 작업, 부드럽게 마이크로 피펫을 사용하여 용액을 제거하고, 1 ml의를 멸균 물을 추가합니다. 이 다섯 번 반복합니다. 살균 된 종자를 2 일 동안 4 ℃에서 멸균에 저장 될 수있다.
- 그래서0.5 % 젤란 검 화 1/2 무라 시게과 스쿡 중간 판 (PH 5.8) 9 살균 씨앗 승. 외과 테이프의 두 레이어를 사용하여 접시에 뚜껑을 테이프입니다.
- 냉장 챔버, O / N과 4 ° C에서 어둠 속에서 접시를 품어.
- 100 μmol m -2 초 -1 흰색 조명을 사용하여 12 시간 / 12 시간의 명암주기와 23.5 ° C로 설정 성장 챔버로 접시를 전송하고, 7 일간 배양한다. 길이 약 1mm의 자엽과 모종은 수확 할 수있다.
2. 스카이 드롭 떡잎 표본의 설치
주 : VAEM 관찰 용 시료 제조에 중요한 요소는 표본과 커버 유리 사이에 기포의 혼입을 피할 수있다. 거품이 크게 굴절률 차이시킴으로써 VAEM의 화질을 감소시킨다. 우리가 장착 '하늘 드롭'라고 한 간단한 방법은, 거품을 방지하기 위해 사용될 수있다A. 사이 장대 자엽과 커버 유리. 이 관찰 직전에 수행해야합니다.
- 76 : 기초 버퍼 [5 mM의 2- (N의 -morpholino) -ethanesulfonic의 pH 6.5에서 산 트리스 (MES 트리스), 50 mM의 KCl을, 100 μm의 염화칼슘 2] 유리 슬라이드의 중심에 (크기의 30 μl를 배치 × 26mm, 두께 : 1.0 ~ 1.2 mm).
- 해부 가위를 사용하여 7 일짜리 묘목에서 자엽을 제거합니다. 관찰 측이 기초 버퍼 드롭 (그림 1, 1 단계)에 위를 향하게 자엽 플로트.
- 커버 유리의 중심에 기초 버퍼의 30 μl를 놓습니다 (크기 : 18 × 18mm, 두께 : 0.12-0.17 mm) (그림 1, 2 단계). 거꾸로 부드럽게 커버 유리를 돌립니다. 표면 장력은 탈락에서 버퍼 저하를 방지 할 수 있습니다. 하나의 가장자리에 핀셋과 커버 유리를 잡고. 버퍼 강하가 약 떡잎 위에 있도록 유리 슬라이드에 반대 가장자리를 놓습니다.
- 이 자엽 샘플 (도 1, 단계 3) 바로 위에 있도록 슬라이드 여전히 커버 유리의 가장자리, 여전히 핀셋 반대쪽 가장자리 들고, 커버 유리 아래 버퍼 강하 위치를 조정한다. 커버 유리 가자. 기포없이 준비의 결과로 샘플에 드롭을 탑재합니다.
- 보풀이없는 조직을 사용하여 과도한 버퍼를 닦아냅니다. 바로 준비를 관찰 (3 단계 참조).
참고 : 샘플을 밀봉 할 필요가 없습니다.
3. VAEM 관측 및 영화 취득
도립 현미경 TIRF 유닛과 1.49의 개구 수를 가지는 대물 렌즈 TIRF 장착되어 참고 : 다음과 같이, 본 연구에 사용 TIRF 현미경 시스템 (9)에 대하여 설명한다. 레이저 진입 각도의 컴퓨터 제어를 들어, 컨트롤 박스가 사용된다. 녹색 형광 단백질 (GFP)는 488 nm의 광 펌핑 반도체 레이저 및 T와 흥분그 형광은 엽록체에서자가 형광을 방지 5백10부터 5백50까지 nm의 대역 통과 필터로 검출된다. 광 출력 전력의 측정 된 최대 값은 13.0에서 13.5까지 mW였다. 검출을 위해, 전자가 사용된다 (EM-CCD) 카메라 헤드 시스템 및 C 마운트 카메라 배율 변경 단위 전하 결합 소자를 승산.
- 레이저는 제조자의 지시에 따라 중심 및 포커스 캘리브레이션.
참고 :이 단계는 정확한 VAEM 관측을 위해 중요하다. 그것은 강력 레이저 경로 조정 절차의 정기적 인 검사, 현미경에 적합한, 수행하는 것이 좋습니다.- 현미경 실의 천장에 대물 렌즈가없는 광경으로 조명 중심 위치를 결정합니다. 중앙 위치를 표시하기 위해 천장에 색칠 된 원 씰을 넣어 (그림 2, 1 단계, 2).
- 대물 렌즈 (그림 2, 3 단계, 4)와 천장 조명. 나는 이동중심 위치 (그림 2, 5 단계)로 영역을 lluminated. 레이저 (그림 2, 6 단계)에 초점을 맞 춥니 다. 미세 조정 센터 (그림 2, 7 단계)에 초점을 맞춘 레이저의 위치.
- 현미경의 무대에서 표본을 설정하고 시야 조명을 사용하여 관찰 셀을 선택합니다.
- 형광 단백질이 세포에서 관찰 될 수 있다는 것을 확인하고, 표면 형광 조명을 (도 3a)을 사용하여 세포 표면의 Z 위치를 설정시킴으로써 행한다.
- VAEM 관측을 수행합니다.
- 제어기 상자 서서히 레이저 빔의 진입 각도 경사지게. 동시에, 신중하게 라이브 영상을 모니터링 할 수 있습니다. 초기에, 이미지는 (도 3b)을 흐리게한다.
- 레이저 각도가 증가함에 따라, 화상 VAEM 결국 선명한 화상 (도 3c 및 D)의 제조, 이하 희미해질 것이다. 이 시점에서, increa을 중지레이저 각도를 노래. 형광 신호가 손실되는 경우, 더 얕은 각도로 감소한다.
- 미세 조정 레이저 진입 각도는 더 나은 이미지를 얻을 수있다. 미세 조정 Z시킴으로써 행한다 위치는 이미지를 향상시킬 수 있습니다. 필요한 경우, 광학 파라미터 (레이저 파워, 파장 필터 집합)과 이미지 센서 파라미터 [화상 사이즈, 노출 시간, 게인, 디지타이저와 승산 전자 (EM)의 이득]을 조정한다.
주 : TIRF 현미경 장비의 경우 전술 한 바와 같이 다음에, 대표적인 파라미터이다. 그냥 카메라 앞에 렌즈의 배율 : 2 배; 레이저 출력 : 1.0 mW의; 이미지 크기 : 512 × 512 픽셀; 노출 시간 : 100 밀리 초; 게인 : 5 ×를; 디지타이저 : 11 MHz의; 및 EM 이득 : 100.
- 현미경 상용 소프트웨어를 사용하여 멀티 페이지 TIFF 이미지 파일로서 영화를 취득. 여기서, 영화 기공 세포의 표면 상에 점멸 GFP 표지 된 점이다.
주 : 대표 화상 취득 조건 FOL 같다최저. 획득 모드 : 스트림 RAM에; 프레임 수 : 600; 멀티 페이지 TIFF 파일 크기 : ~ 302메가바이트
4. Kymograph 분석 정량 GFP 표지 점 레지던스 시간의 피지 소프트웨어를 사용하여
- 피지를 설치 저자의 지침을 사용하여 소프트웨어 (10) ( '피지 그냥 ImageJ에입니다') (http://fiji.sc/Fiji).
- 피지를 실행하고 피지 메뉴 "파일 - 열기"를 사용하여 획득 한 멀티 페이지 TIFF 파일을 엽니 다.
- 피지 도구 모음 메뉴 "직선 선택 도구"를 사용하여, 관심있는 사이트에 줄을 놓습니다. 선택적으로, "분단 선 선택 도구"또는 "자유 곡선 선택 도구"를 사용합니다. 여기에 제시된 결과에서 (8.0 μm의 상당) 100 픽셀의 직선 자회사 세포 (도 4a)에 위치시켰다.
- 피지 메뉴 "이미지 - 스택 - 동적 다시 분할을 사용하여 kymograph 이미지를 확인 (그림 4B). 선택적으로, 체크 박스 창 및 「90도 회전」 「세로 플립 "도 (100 픽셀에 대응하는 (여기에 제시된 결과에서 사용되지 않음) kymograph 이미지. X 축 및 Y 축 라인의 위치를 나타내는 사용할 8.0 μm의) 및 관찰 시간은 (600 픽셀 각각) 60 초에 대응. kymograph 이미지가 만족스럽지 않으면, 위치 및 유형 (직선, 분할 및 다중 페이지 이미지 라인의 자유형)있다. 변화 될 수있다 라인 변경, kymograph 이미지가 동적으로 변경됩니다. 피지 메뉴 "파일 - 다른 이름으로 저장 - 티파니"를 사용하여 TIFF 파일로 kymograph 이미지를 저장합니다.
- 시간축 방향에서 블롭의 길이를 측정한다.
- 노이즈 감소를 수행하려면, 피지 메뉴 "프로세스 - 필터 - 가우시안 블러"를 사용하여 kymograph 이미지에 가우시안 필터를 적용합니다. "시그마 (라드IUS)은 "조정 가능한 파라미터는 (1 화소 반경 제시된 결과에 이용된다)이다.
- 세그먼트 피지 메뉴를 사용하여 임계 값에 의한 신호 영역, "이미지 - 조정 - 임계 값".
주 : 선택할 수있는 여러 임계 알고리즘이 있습니다. 발표 결과에서 "엔"알고리즘은 (그림 4C) 선택되었다. - 메뉴를 이용하여 이동시킴으로써 행한다 블롭의 시간 길이 (y)를 측정하도록 준비 "분석 설정된 측정". "세트 측정"창에서 "경계의 구형"을 확인하십시오. 이상적 영역 세트는 노이즈를 배제하는, 가능한 한 작아야한다. 여기서, 극소 영역의 화소는 50으로 설정 하였다. 시간 (Y)를 사용하여 메뉴시킴으로써 행한다 블롭의 길이를 측정 "분석 - 입자 분석". 관리자에 추가 "결과 값을 구하여 측정 영역의 신뢰성을 입증,"결과 표시 "를 확인하려면 </ EM> "상자.
- "높이"열의 값 (Y)를 측정 BLOB (그림 4D)에 대한 길이를 이동시킴으로써 행한다 시간입니다. 결과 테이블 메뉴 "파일 - 다른 이름으로 저장"을 사용하여 값을 저장하고 계산 및 통계 패키지 및 / 또는 스프레드 시트 소프트웨어 (그림 4E)를 사용하여 BLOB 이미지 기간의 데이터 세트를 처리합니다.
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Representative Results
이 비디오 기사, A에 GFP - PATROL1의 VAEM 관찰을위한 프로토콜에서 장대 떡잎 기공 복잡한 세포가 제공됩니다. 하늘 강하 실장은 A. VAEM 제제의 기포의 발생을 감소시킬 수있는 간단한 제조 방법 장대 자엽 (그림 1). 엔트리 레이저 및 / 또는 VAEM에 대한 표본의 Z-위치의 과도하게 기울 것은 분명 이미지를 제공합니다. 그렇게되면, 그것은 표면 형광 조명에 의해 판단으로 즉시 샘플 위의 위치부터 다시 시작하는 것이 좋습니다. VAEM 관찰 며칠 경험 한 결과, 이러한 점멸 도트 GFP-PATROL1의 여기에 도시 한 바와 같이, 성공적으로 일상적 VAEM 동영상을 취득 할 수 있어야한다. 도 4, A. 12 독립 법인 세포에서 GFP-185 PATROL1 도트의 체류 시간에서 제시 kymograph 분석을 이용하여 장대 자엽을 측정 하였다. 장착 밀도기능은 대부분의 GFP - PATROL1 점은 빠른 세포 외 유출 / 양성자의 엔도 사이토 시스는 자회사 세포 표면에 펌프 제안, 약 3.5 초 (그림 4E)의 피크와, 2 내지 10 초 동안 자회사 셀에 거주하는 것으로 확인된다.
. 하늘의 그림 1. 도식은 방법을 장착 드롭 1 단계 : 표본 애기 장대를 장대 자엽이 유리 슬라이드에 기초 버퍼의 드롭에 떠있다. 단계 2 : 기저 완충액 강하 강하는 커버 유리에 배치된다. 3 단계 : 드롭 커버 유리는 거꾸로되어 드롭 유리 슬라이드에 표본 위에 배치된다. 단계 4 : 커버 유리 풀어 놓기 시험편에 빠진다. (TOP) 새 눈보기. (아래) 측면과 확대도. PLEASE이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 2 레이저 센터링의 보정 및 초점 1 단계 :. 현미경 리볼버의 빈 위치는 현미경 상기 천장에 레이저 광을 전송하도록 선택된다. 2 단계 : 중앙 위치가 천장에 색칠 된 원 씰을 사용하여 표시됩니다. 단계 3 : 대물이 선택된다. 4 단계 : 대물 렌즈를 통해 레이저 광에 의해 조명의 위치를 확인합니다. 5 단계 : 조명이 표시된 중앙 위치로 조정됩니다. 단계 6 : 레이저 광이 집중된다. 7 단계 :. 초점을 맞춘 레이저 빛이 표시된 중앙 위치로 이동 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표면 형광 현미경 및 가변 각도 표면 형광 현미경 (VAEM)도 3의 비교. (A) 표면 형광 현미경 레이저 광로의 개략도. (B) 애기 장대의 7 일 된 모종의 떡잎 표면에 GFP - PATROL1의 대표적인 표면 형광 이미지. 스케일 바는 5 μm의를 나타냅니다. VAEM되는 레이저의 광 경로 (C) 회로도. 레이저의 항목이 기울어 져 있습니다, 그것은 변수 깊이와 시료의 표면을 조명한다. (B)에 도시 된 바와 같이 동일한 영역 (D) VAEM 이미지. 스케일 바는 5 μm의를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4. Kymograph 분석은 GFP - PATROL1 점의 체류 시간을 정량화한다. (A) VAEM 이미지를 kymograph를 만들기 위해 배치 직선으로. 스케일 바는 5 μm의를 나타냅니다. (B) (A)에 도시 된 라인을 따라 kymograph 이미지. (B)의 (C) 치 화상 피지 생성 엔 소프트웨어의 알고리즘에 기초. 노란색 선은 GFP - PATROL1 신호의 자동 감지 영역을 보여줍니다. (D) 스크린 샷은 피지의 결과 테이블의 기능을 "입자를 분석". (E) 자회사 세포에서 GFP - PATROL1 점의 체류 시간의 히스토그램. 빨간색 선은 밀도 함수를 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
이 비디오 기사에서는 프로토콜 모니터링 및 애기 장대의 기공 단지에 GFP - PATROL1 점의 동적 거동을 측정하기 위해 제공됩니다. 여기에 도시 된 바와 같이, VAEM 관찰 식물 세포 표면의 라이브 영상을위한 강력한 도구입니다. 고감도 EM-CCD는 VAEM 광학계에 비교적 약한 여기 레이저의 사용을 허용하기 때문에 GFP-PATROL1 모니터링 여기 사용 된 실험 조건 하에서, 비디오 캡쳐의 1 분에 사용 시료 거의 형광 광표백가 있었다. 레이저 센터링 및 각 실험의 시작하기 전에, 포커스, 성공적인 VAEM 관찰을 위해 중요하다. 사용자는 VAEM를 사용하기 전에 선택한 현미경 회사에서 전문 직원에 의해 훈련해야한다.
VAEM는 GFP - PATROL1는 세포막에 깜박이는 움직이지 점 같은 구획 동적 현지화를 가지고 있음을 알 수있다. 형광 표지 된 세포막 프로톤 펌프 AHA1 오 -1-, 공변 세포와 보조 세포 patrol1 돌연변이에 ocalizes 이전에 8,9를보고. 따라서, 시각 VAEM-GFP-PATROL1 도트 역학 원형질막으로 프로톤 펌프의 전달을 나타낼 수있다. GFP-PATROL1 이러한 동적 동작은 식물 세포 표면 상에 실시간 단백질 역학 잠복 VAEM에서의 유용성을 나타내는 종래의 검류계 미러 형의 공 초점 레이저 주사 현미경을 사용하여 시각화하는 것은 곤란하다. GFP - PATROL1 관찰 식물 세포 생물학 VAEM 응용 프로그램의 한 예입니다. VAEM는 (식물 세포에서의 세포질의 얇은 외피 층의 다수의 이벤트를 감시에 적용 할 것 등, 효소 세포벽 합성 분비 또는 수정 11,12, 세포막 단백질 역학 7,13,14, 피질 미소 관 역학 4 액틴 미세 섬유 4,15의 재 배열 및 세포 소기관 운동 6). 식물 세포 과학자의 다양한 베네한다VAEM 기술에서 맞습니다.
생물학적 화상 데이터의 정량적 평가 최근 현미경 장비 및 컴퓨팅에서의 발전에 힘 입어 중요 해지고있다. 600 (t) × 512 화소 (Y) × 512 (X)를 함유 VAEM 동영상 데이터를 쉽게 몇 분 밖에 얻을 수있다. 이미지 분석은 형광 표지 된 단백질의 수명이나 움직임을 측정하는 데 도움이뿐만 아니라 대형 다차원 이미지 데이터 세트로부터 생체 정보를 채굴한다. kymograph는 세포막 단백질의 2 상으로 순차적 채용에 의해 도시 된 바와 같이, VAEM 무비 데이터로부터 목적 단백질의 이동을 결정하는 단계에 기초하지만, 가치있는 방법이다. 도 4에 도시 된 바와 같이 kymograph는 GFP-PATROL1 도트 '체류 시간의 시각화 및 세포막에 낮은 운동을 허용. 반대로 kymograph는 세포질 스트리밍과 같은 더 복잡한 움직임을 평가하는 효과를 제한하고있다. 더 compli 들어광학 플로우 (16)가 도움이 될 것으로 cated 운동, 다른 이미지 분석은 접근한다.
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Disclosures
저자는 공개 아무것도 없습니다.
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Inverted microscope | Olympus | IX-73 | |
TIRF unit | Olympus | IX3-RFAEVAW | |
TIRF objective lens | Olympus | UAPON 100 × OTIRF | NA = 1.49 |
Laser angle control box | Chuo Seiki | QT-AK | |
Optically pumped semiconductor laser | Coherent | SapphireTM LP USB 488-20 CDRH Laser | |
510–550 nm band-pass filter | Olympus | U-FBNA | |
EM CCD camera | Hamamatsu Photonics | ImagEM C9100-13 | |
C-mount camera magnification change unit | Olympus | U-TVCAC | |
MetaMorph software | Molecular Devices | MetaMorph version 7.7.11.0 | |
TIRF microscopy manual | Olympus | AX7385 | Instructions: Total Internal Reflection Illumination System (Printed in Japan on August 24, 2012) |
Immersion oil | Olympus | Immersion Oil Typr-F | ne = 1.518 (23 degrees) |
References
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