Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biochemistry

Dissipative Microgravimetry å studere Binding dynamikken i Phospholipid bindende Protein Annexin A2 til Solid-støttet Lipid Bilayers bruker et Quartz-Resonator

Published: November 1, 2018 doi: 10.3791/58224
* These authors contributed equally

Summary

Her presenterer vi en eksperimentell protokoll som kan brukes til å bestemme bindende slektskap og modus for samhandling etikett-fri phospholipid-binding protein annexin A2 med immobilisert solid-støttet bilayers (SLB) ved samtidig måling av masse opptak og egenskapene viskoelastiske protein annexin A2.

Abstract

Dissipative kvartskrystall microbalance teknikken er en enkel og etikett-fri tilnærming til mål samtidig masse opptak og viskoelastiske egenskapene til absorbert/immobilisert massen på sensoren overflater, slik at målinger av samspillet proteiner med solid-støttet overflater, for eksempel lipid bilayers, i sanntid og med en høy følsomhet. Annexins er en høyt konservert gruppe av phospholipid-binding proteiner som samhandler reversibel med den negativt ladde headgroups via samordning av kalsiumioner. Her beskriver vi en protokoll som var ansatt kvantitativt analysere binding av annexin A2 (AnxA2) til planar lipid bilayers forberedt på overflaten av en kvarts sensor. Denne protokollen er optimalisert for å skaffe robust og reproduserbar og inkluderer en detaljert detaljert beskrivelse. Metoden kan brukes til andre membran-bindende proteiner og bilayer komposisjoner.

Introduction

Mobilnettet membraner er svært dynamisk og komplekse strukturer. Sammensatt blanding av membran lipider, sammen med perifert og/eller integrally knyttet membran proteiner, samle til skjemaet microdomains. Koordinert tempo-romlige organiseringen av disse membran microdomains er involvert i viktige fysiologiske prosesser1. Membran microdomain dynamics drevet samspillet mellom membran lipider og evne til perifere membran proteiner å gjenkjenne og samhandle med lipider anriket på microdomains. Rekruttering av proteiner til de bestemte lipider er ofte oppnås via lipid-anerkjennelse moduler, som pleckstrin homologi (PH) eller C2 domener2,3. Biofysiske analytiske metoder med modell membraner er nøkkelen til å forstå de grunnleggende prinsippene som styrer disse prosesser på molekylært nivå.

Annexins, en stor multigene-familie, er godt kjent for sin evne til å binde til negativt ladde membran lipider, hovedsakelig fosfatidylserin (PS), i en Ca2 +-kontrollert måte2. Andre kjennetegner annexin familien er tilstedeværelsen av en bevart strukturelle segment, den annexin gjentar, det finnes fire eller åtte ganger og havner den Ca2 +- og phospholipid-bindende områder4. Ca2 +-avhengige lipid samhandling plasserer annexins i perfekt posisjon til å kjenne og formidle Ca2 +-mediert signalisering til målet membraner. Konsekvent kan annexins indusere dannelsen av microdomains beriket i kolesterol, phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PI (4,5) P2) og PS, både i mobilnettet og/eller kunstig membran systemer5. Denne protokollen beskriver en tilnærming for å analysere annexin-membran samhandling ved hjelp av Quartz Crystal Microbalance spredning (QCM-D)6,7,8.

Den grunnleggende komponenten i denne microbalance er en oscillerende krystall som fungerer som sensoren. Adsorpsjon og/eller binding av molekyler til sensoren overflaten reduserer resonans frekvensen (f) proporsjonal til økningen i massen. Hvis overflaten er jevnt belagt med en film, binding av andre stoffer kan forstyrre den strukturelle integriteten for dette laget, og slike endringer i viscoelasticity (energi ødsling faktoren D) kan overvåkes i tillegg. Dette er en utbredt teknikk å studere samspillet av proteiner med lipid bilayers. I denne tilnærmingen opp lipid blemmer på riktig belagt sensor overflaten. Lipid bilayer formasjon er gunstig på silisium-baserte materialer9,10, som blemmer ofte ikke brudd på andre hydrofile overflater, som gull11 oksidert etter eksponering for UV-ozon, TiO212eller Al 2O313. Brudd på koaleserende blemmer utgivelser den vandige fasen, fører til karakteristiske endringer i masse og spredning. Solid-støttet bilayers (SLB) av vesicle fusion er enkel og robust og kan brukes til å generere komplekse modeller som etterligner mobilnettet membraner.

Dissipative kvartskrystall microbalance er en etikett-fri og følsom teknikk. En stor fordel er muligheten til pels materiale som genererer en tilstrekkelig tynn film på overflaten, gir et bredt spekter av programmer i ulike forskningsområder. Protein-membran samspillet er observert i sanntid, og resultatene kan analyseres direkte. Samme sensor overflaten kan brukes i påfølgende mål (når du har utført en minimal rengjøring som beskrevet i denne protokollen), dermed muliggjør nøyaktig internkontroll og en sammenlignbarheten mellom analytter.

Protocol

Merk: Buffere skal filtreres bruke filtere 0.22-µm og degassed av et vakuum 1t.

1. lipid Vesicle forberedelse

  1. Bruk 2-mL BILLEDRØR. Oppløse hver lipid, 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC), 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC), 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine (dukker) og kolesterol (Chol), i en blanding av kloroform / metanol (50/50 v/v) å utarbeide en klar 5 mM lipid løsning. Løs opp 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-(1'-myo-inositol-4',5'-bisphosphate) (PI (4,5) P2) i en blanding av kloroform/metanol/vann (20:9:1 v/v).
  2. Kombinere de oppløste lipider i ønsket molar forholdet mellom POPC/dukker (80/20), POPC/PI (4,5) P2 (95/5), POPC/dukker/Chol (60/20/20), POPC/dukker/PI (4,5) P2/Chol (60/17/3/20) og POPC/DOPC/dukker/PI (4,5) P2/Chol (37/20/20/3/20) () Tabell 1) i 10-mL BILLEDRØR.
    NOTE Det endelige beløpet av totale lipid er 500 µg.
  3. Fordampe de organiske løsemidlene ved hjelp av en tørr strøm av nitrogen. La lipid blandingen på en høy vakuum (lyophilization) system for 3 h å fjerne eventuelle gjenværende spor av løsemidlene.
    Merk: Dette resulterer i en tørr klar film.
  4. Resuspend lipid filmen i 1 mL av citrate buffer (trisodium 10 mM-citrate, 150 mM NaCl, pH 4.6). Inkuber lipid suspensjon på 60 ° C (denne temperaturen er rundt 10 ° C over fase overgang temperaturen på den høyeste smeltende lipid i blandingen) i 30 min i et vannbad, og vortex det kraftig hver 5 min.
    Merk: Dette resulterer i dannelsen av store, multilamellar blemmer (MLVs). Holde suspensjon over overgang temperaturen.
  5. Forvarm extruder (på 60 ° C i dette tilfellet) utstyrt med en 50-nm diameter pore-størrelse polykarbonat membran over overgang temperaturen (som er 40-50 ° C her) i 30 min.
  6. Laste inn MLV suspensjon i forvarmet extruder og forsiktig bestå blanding 31 x gjennom polykarbonat membran danner små unilamellar blemmer (SUV)14. Holde temperaturen over overgang temperaturen.
  7. Overføre SUV suspensjon til en 2 mL plast reaksjon fartøyet og legge citrate bufferen (se trinn 1.4) å bringe det siste bindet til 2 mL.
    Merk: Dette vil gi en endelig lipid konsentrasjon av 250 µg/mL.

2. håndtering kvarts sensorer

Merk: Når du håndtere kvarts sensorene en TWEEZER.

  1. Inkuber fire sensorer inn i en polytetrafluoroethylene holder i en 2% SDS løsning ≥ 30 min. vask dem grundig med svært rent vann fjerne SDS og la dem tørke ved hjelp av en strøm av tørr argon eller nitrogen.
  2. Bruk en plasma rensesystem for å fjerne eventuelle forurensninger. Sett inn tørr sensorer i plasma-rengjøring kammeret evakuere kammeret og skyll den 3 x med oksygen. Slå plasma renere på. Bruker følgende prosess: 1 x 10-4 Torr press, høy radiofrekvens (RF) kraft og 10 min av operasjonstid. Slå av maskinen og tar ut sensorer.

3. microbalance operasjon

Merk: En microbalance system med fire temperatur-kontrollerte flyten kamre i en parallell konfigurasjon, koblet til en peristaltiske pumpe og satt til en strømningshastighet på 80 µL/min, ble brukt. I den åpne strømmen modusen, var bufferen pumpet fra materen reservoaret i mottakstanken. I loop-modus var mottakstanken forbundet med mater reservoaret for å generere en lukket sløyfe. Temperaturen var satt til 20 ° C.

  1. Nøye forankre plasma-renset sensorer i 4 flyt chambers, ved hjelp av pinsett. Unngå press på eventuelle torsjon chambers og rør som kan føre til lekkasje.
  2. Tømme systemet med citrate buffer (trisodium 10 mM-citrate, 150 mM NaCl, pH 4.6) i åpne-flow modus for 10 min.
    Merk: Dette krever nøyaktig 3,2 mL av bufferen, men det anbefales å bruke et overskudd av buffer (10 mL).
  3. Starte programmet. Starte innspillingen endringer i frekvens og spredning av første grunnleggende tonen (n = 1) og overtoner (n = 3-13) med programvaren, til frekvens og spre grunnlinjene er stabile (dette vil ta rundt 40-60 minutter).
    Merk: Frekvens støy (topp-til-peak) bør være lavere enn 0,5 Hz og for spredning, lavere enn 0.1·10-6, med en maksimal drift (i vannoppløsning) 1 Hz/t i frekvens og 0.3·10-6h i spredning.
  4. Når de opprinnelige planene er stabile, gjelde SUV suspensjon citrate buffer (2 mL i en liten tube). Bruker en reaksjon fartøyet, fjerne 1,5 mL av død. Lukk systemet i loop-flow modus. Post frekvens/spre skiftet i 10 minutter.
    Merk: I denne tiden vil blemmer spredt på SiO2 overflaten og sikring for å danne en sammenhengende bilayer15,16 (trinn 2 i figur 1, figur 2og Figur 3). SUVer opptak på overflaten av sensoren er to-phasic og har en typisk frekvens minimum og maksimum i spredning. En stabil nye frekvens/spre plan med en karakteristisk frekvens Skift (avhengig av lipid sammensetningen) fra 26-29 Hz angir (se tabell 1) en sammenhengende bilayer på overflaten.
  5. Når SLB er stabil (se trinn 3.4), equilibrate systemet kjører bufferen (10 mM HEPES, 150 mM NaCl, pH 7.4) på de nødvendige Ca2 + konsentrasjonene (alt fra 50 µM opp til 1 mM CaCl2, avhengig av eksperimentet) i en åpne strømmen modus for 40 min.
  6. Legg til protein (her, AnxA2) å kjøre buffer inneholder Ca2 + (se trinn 3,5). Utføre utligningen av proteinet i en sløyfe-flow modus til en likevekt steady state (trinn 3 i figur 1, figur 2og Figur 3).
    Merk: Protein konsentrasjonen kan variere fra 1 til 400 nM. Protein adsorpsjon resulterer i en konsentrasjon-avhengige frekvens Skift reflekterer masse (protein) opptak.
  7. Distansere bundet protein av chelaterande Ca2 + ioner med 5 mM EGTA i kjører bufferen i åpne strømmen modus (trinn 4 i figur 1 og figur 2).
    Merk: En utvinning av frekvens og spredning til SLB grunnlinjen indikerer en totalt Reversibilitet protein bindingen. Association-dissosiasjon sykluser kan gjentas for å sammenligne ulike konsentrasjoner eller proteiner.

4. microbalance rengjøring

Merk: Utfør en minimal klargjøringsprosedyren etter hver måling.

  1. Regenerere microbalance systemet med 50 mL av ddH2O i en kontinuerlig åpne strømmen modus, fjerne rørene fra vannbeholderen og lar systemet kjøre tørr.
  2. Nøye fjerne krystall sensoren og rengjøre den med 2% SDS løsning med polytetrafluoroethylene abonnenten (se trinn 2.1).
  3. Tørr de synlige delene av flyt modul interiøret der sensoren var plassert.
    Merk: Utfør en intensiv rengjøringsprosessen etter en serie av 10 målinger.
  4. Rense systemet med en 2% SDS løsning (50 mL) på 40 ° C (setup i programvaren) i modus for kontinuerlig åpne strømmen (rør), bruke en flow rate på 20 µL/min for utvidet kontakt med vaskemiddel.
  5. Rengjør med 250 mL ddH2O i kontinuerlig åpne strømmen modus på en strømningshastighet på 160 µL/min.
    Merk: 4 måneder, gjennomføre en omfattende klargjøringsprosedyren etter produsentens håndbok.

Representative Results

Nedgangen i resonansfrekvensen (Δf) korrelerer lineært med adsorbert massen (Δm), som definert av Sauerbrey ligningen. 17

Equation 1

Her, f er resonans frekvensen, Cf er en konstant som avhenger av geometriske og fysiske egenskapene til den angitte kvarts og resonans frekvensen og er sensor areal.

I de fleste programmer er adsorbert laget ikke helt stiv men viskoelastiske. Den resulterende dempe kvarts sensor reservoarets kalles spredning (D). Overvåkede spredning endringer (ΔD) samsvarer med egenskapene viskoelastiske bundet masse18 og er definert som følger8.

Equation 2

Her Eutsvevende er energien går tapt under én svingning perioden, og Elagret er den totale energien av fritt oscillerende sensoren.

Å analysere og kvantifisere bindingsparameterne, er frekvens isotherms avledet ved å plotte likevekt frekvens Skift (ΔΔfe) mot protein konsentrasjoner. ΔΔfe er definert som

Equation 3

Her representerer Δft1 begynnelsen av protein adsorpsjon og Δft2 likevekt stat. Lineær kurve passende kan utføres ved hjelp av en Hill utvidelse av Langmuir ligningen som følger6,8.

Equation 4

Her ΔΔfmax er ΔΔfe av protein konsentrasjonen resulterer i maksimum (mette) binding, Kd er tilsynelatende dissosiasjon konstant for protein/membran komplekse, og n er Hill koeffisient.

Hill koeffisient (n) beskriver cooperativity bindingen. N = 1, Hill adsorpsjon modellen er en enkel Langmuir isotherm (like bindende områder og alle molekyler bind uavhengig av hverandre til lipid-bilayer). Hvis n ≠ 1, en bundet ligand endres membranen bindende affinitet for andre ligander, enten øke (n > 1, positiv cooperativity) eller redusere (n < 1, negative cooperativity) affinitet.

Figur 1 viser en skjematisk av eksperimentelle arbeidsflyten brukes i vårt laboratorium måle skift i resonans og frekvens i løpet av Ca2 +-avhengige bindende og utgivelsen av AnxA2 til lipid bilayer i flytende fase. Et eksemplarisk opptak er vist i figur 2. Figur 2 En viser innspillingen av frekvens kurven og figur 2B viser spre SKIFT. Fremtredende nedgangen i frekvensen på tillegg av liposomer (figur 2A [trinn 1]) angir deres adsorpsjon. Fordi buffer-fylte blemmer er ikke stiv, men viskoelastiske, spredning øker (figur 2B [trinn 1]). Deretter koaleserende blemmer brudd. Samtidig utgivelsen av bufferen i blemmer reduserer adsorbert massen til en stabil platå (figur 2A [trinn 2]). Av notatet, tillegg av blemmer resulterer i et høyt spredning SKIFT, mens skiftet svar på bilayer er mye mindre på grunn av stive homogen natur SLB (figur 2B [trinn 2]). Trinn 3 i figur 2A og 2B binding av AnxA2 til lipider, som legger til masse, sett av klar frekvens skifte, men påvirker ikke bilayer strukturen, som angitt av den eneste liten endringen i spredning. Når Ca2 + fjernes av chelaterande agent EGTA (figur 1 og figur 2 [trinn 4]), dissociates AnxA2 fra lipid filmen. Frekvensen, samt spre opptakene, skifte til nivåer sett med bilayer bare (sammenlign trinn 2 og 4 i figur 2A og 2B), som angir at AnxA2 binding er helt avhengig av Ca2 + og at lipid filmen forblir intakt.

AnxA2, som gjør mest av annexins, avhenger av negativt ladde lipider som PS. Dette er tydelig når dukker mangler i lipid bilayer (Figur 3). Figur 3 En viser innspillingen av frekvens kurven og Figur 3B viser spre SKIFT. Merk at hyppigheten skifter til en stabil baseline ved-25 Hz, men spredning er ikke endret (Figur 3B [trinn 2]), indikativ av en skikkelig bilayer formasjon. Imidlertid er ingen endringer i frekvens (Figur 3A) eller spre (Figur 3B) observert etter tillegg av AnxA2 i nærvær av Ca2 + (figur 3A og 3B [trinn 3]) eller EGTA (figur 3a og 3B [trinn 4]) som AnxA2 ikke kan arbeide interaktivt med lipid filmen.

Figure 1
Figur 1 : Grafisk modell av eksperimentelle arbeidsflyten. Denne arbeidsflyten illustrerer vesicle absorpsjon til hydrofile sensor overflaten (trinn 1), vesicle fusion/brudd fører til SLB dannelse (trinn 2), og Ca2 +-avhengige adsorpsjon (trinn 3) og EGTA-avhengige desorpsjon av AnxA2 (trinn 4). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Figure 2
Figur 2 : Eksemplarisk opptak. Disse skjermbildene viser (A) tidsavhengige overvåking av 7 overtone resonans frekvensen og (B) spredning Skift av kvarts sensorene under mål. Anvendelsen av liposomer forårsaker en rask nedgang i frekvens grunnlinjen, mens spre grunnlinje øker (trinn 1). Stabilisering av grunnlinjene angir dannelsen av bilayer (trinn 2). AnxA2 (200 nM) adsorpsjon (i nærvær av Ca2 +) på det dukker inneholder lipid bilayer legger masse uten betydelig endre spredning, som indikerer at lipid filmen ikke er perturbed (trinn 3). Utvinning av frekvens grunnlinjen på Ca2 + chelation med EGTA angir den totale desorpsjon av protein (trinn 4). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 : Negative kontroll eksperiment, viser at AnxA2 ikke kan bindes til SLBs i fravær av dukker. Disse skjermbildene viser liposomer og SLB dannelse (trinn 1 og 2). Ingen endringer i (A) frekvensen eller (B) spredning er tydelig etter tillegg av AnxA2 (trinn 3, 200 nM, i nærvær av Ca2 +) eller EGTA (trinn 4). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet. 

Komposisjon ΔΔF/Hz etter dannelsen av SLBs ΔΔD * 10-6 etter dannelsen av SLB
POPC/DUKKER
(80: 20)
26.3 ± 0,2 0,26 ± 0,03
POPC/PI (4,5) P2
(95: 5)
26.5 ± 0,5 0.31 ± 0,02
POPC/dukker/Chol
(60: 20: 20)
29,2 ± 0,2 0,45 ± 0.09
POPC/dukker/PI (4,5) P2/Chol
(60: 17: 3:20)
29.6 ± 0,6 0.43 ± 0,10
POPC/DOPC/dukker/PI (4,5) P2/Chol
(37: 20: 20: 3:20)
29,4 ± 0,4 0.39 ± 0.14

Tabell 1: Lipid komposisjon og dannelse data i SLB 7 .

Discussion

For å besvare spørsmål om struktur-funksjon forholdet mellom mobilnettet membraner både kvantitative og kvalitative måte, cellen biologi fortjeneste utrolig nytte av Biofysiske tilnærminger basert på veletablerte og brukte teknikker , inkludert atomic force mikroskopi (AFM), overflate plasmon resonans (SPR), og QCM-D teknikken ansatt her. Vi viste i tidligere studier som annexin proteiner bind i en Ca2 +-avhengige måte immobilisert membranen med høy affinitet. Vi bruker frekvens og spre Skift av de 7 overtone (Δf7) fordi dette er det beste kompromisset oppdagelsen følsomhet og svinging stabilitet.

Denne teknikken tillater også en kvantitativ beskrivelse av membran-protein samhandlingen. AnxA2 binding til membranen er preget av positiv cooperativity som er formidlet av bevarte annexin kjernen domenet og avhenger tilstedeværelsen av kolesterol. Kvantitative data innhentet for AnxA2 og AnxA8 rapporteres i detalj andre steder6,8.

Det er mange avgjørende skritt i denne protokollen. Bruk liposomer umiddelbart. ellers kan små blemmer sikring i større blemmer med mindre overflatespenning, fører til hemming av lipid bilayer dannelsen. Opprettholde en konstant temperatur under målinger. Hver liten avvik i temperatur gir en ikke ubetydelig frekvens og spre SKIFT. Unngå luftbobler; ellers systemet er ustabilt og vil ikke opprette en opprinnelig plan.

Sauerbrey ligningen gjør direkte konvertering av observerte frekvensen endres til endringer i massen og er derfor mye brukt. Men gjelder forutsetningen om en lineær sammenheng mellom endringen i resonansfrekvens og lagt til massen bare for komponenter danne en stiv og ensartet film på sensoren overflaten. Sauerbrey ligningen kan ikke brukes for viskoelastiske adsorbents som vann-rik protein filmer, lipid lag med innarbeidet vann, eller selv adsorbert celler. Her kreves mer komplekse matematiske modeller. Derfor er det svært viktig å samtidig overvåke endringer i frekvens og spredning. For å oppdage strukturelle endringer under målingen, kan ΔD versus Δf forhold tegnes, med en rett linje som angir ingen conformational endringer.

En stor fordel med denne teknikken er muligheten til å bruke et meget bredt spekter av materialer som underlag. Dessuten, det er en pålitelig og direkte metode for å studere en rekke macromolecular vekselsvirkningene, som skikkelig dannelsen av overflatebelegg filmer (for eksempel SLB), samt ytterligere protein-lipid interaksjoner, kan overvåkes online.

Denne protokollen kan brukes på andre membran-samspill proteiner, for eksempel BAR domene proteiner19, ERM (ezrin, radixin og moesin) protein familien som har en viktig rolle i membran-cytoskjelett sammenhengen20,21 ,22eller proteiner som inneholder C2 eller PH-domener. Dessuten publisert en rekke anvendelser av denne teknikken å studere biologiske materialer ble, dermed etablere QCM som velegnet eksperimentelle plattform å studere samspillet av mer komplekse macromolecular samlinger eller selv cellene23,24.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av Deutsche Forschungsgemeinschaft under tilskudd SFB 858/B04, EXC 1003, SFB 1348/A04 og SFB 1348/A11.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Chemicals
Calciumchloride Merck 017-013-00-2 99%
Chloroform Roth 4432.1 99%
DOPC Avanti 850375P
EGTA PanReac AppliChem A0878 99%
HEPES PanReac AppliChem A1069
Methanol PanReac AppliChem A3493
PiP2 Avanti  850155P
POPC Avanti  850457P
POPS Avanti  840034P
Sodiumchloride PanReac AppliChem A1149
SDS Roth 183
Trisodium citrate PanReac AppliChem A3901
Equipment 
Extruder Liposofast Avestin
Qsense E4 Analyzer Qsense
QSense Dfind Qsense
Pump IPC 4 Ismatec ISM 930
QSX 303 SiO2 Silicon dioxide 50nm Qsense QSX 303
PC Membranes 0.05μm Avanti polar lipids 610003
OriginPro OriginLab Corporation Version 8 and 9

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Simons, K., Toomre, D. Lipid rafts and signal transduction. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 1 (1), 31-41 (2000).
  2. Gerke, V., Creutz, C. E., Moss, S. E. Annexins: linking Ca2+ signalling to membrane dynamics. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 6, 449-461 (2005).
  3. Mim, C., Unger, V. M. Membrane curvature and its generation by BAR proteins. Trends in Biochemical Science. 37, 526-533 (2012).
  4. Rescher, U., Ruhe, D., Ludwig, C., Zobiack, N., Gerke, V. Annexin 2 is a phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate binding protein recruited to actin assembly sites at cellular membranes. Journal of Cell Science. 117, 3473-3480 (2004).
  5. Gerke, V., Moss, S. E. Annexins: from structure to function. Physiological Reviews. 82, 331-371 (2002).
  6. Heitzig, N., et al. Cooperative binding promotes demand-driven recruitment of AnxA8 to cholesterol-containing membranes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1863 (4), 349-358 (2018).
  7. Drücker, P., Grill, D., Gerke, V., Galla, H. J. Formation and characterization of supported lipid bilayers containing phosphatidylinositol-4,5-biphosphate and cholesterol as functional surfaces. Langmuir. 30, 14877-14886 (2014).
  8. McConnell, H. M., Watts, T. H., Weis, M. R., Brian, A. A. Supported planar membranes in studies of cell-cell recognition in the immune system. Biochimica et Biophysica Acta - Reviews on Biomembranes. 864, 95-106 (1986).
  9. Anderson, T. H., et al. Formation of supported bilayers on silica substrates. Langmuir. 25, 6997-7005 (2009).
  10. Pfeiffer, L., Petronis, S., Koper, I., Kasemo, B., Zach, M. Vesicle adsorption and phospholipid bilayer formation on topographically and chemically nanostructured surfaces. Journal of Physical Chemistry B. 114, 4623-4631 (2010).
  11. Cho, N. J., Jackman, J. A., Liu, M., Frank, C. W. pH-Driven assembly of various supported lipid platforms: a comparative study on silicon oxide and titanium oxide. Langmuir. 27, 3739-3748 (2011).
  12. Jackman, J. A., Tabaei, S. R., Zhao, Z., Yorulmaz, S., Cho, N. J. Self-Assembly formation of lipid bilayer coatings on bare aluminium oxide: overcoming the force of interfacial water. ACS Applied Materials & Interfaces. 7, 959-968 (2015).
  13. Olson, F., Hunt, C. A., Szoka, F. C., Vail, W. J., Papahadjopoulos, D. Preparation of liposomes of defined size distribution by extrusion through polycarbonate membranes. Biochimica et Biophysica Acta(BBA) - Biomembranes. 557 (1), 9-23 (1979).
  14. Richter, R., Mukhopadhyay, A., Brisson, A. Pathways of lipid vesicle deposition on solid surfaces: a combined QCM-D and AFM study. Biophysical Journal. 85 (5), 3035-3047 (2003).
  15. Richter, R. P., Bérat, R., Brisson, A. R. Formation of solid-supported lipid bilayers: an integrated view. Langmuir. 22 (8), 3497-3505 (2006).
  16. Sauerbrey, G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowägung. Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei. 155 (2), 206-222 (1959).
  17. Rodahl, M., Höök, F., Krozer, A., Brzezinski, P., Kasemo, B. Quartz crystal microbalance setup for frequency and Q-factor measurements in gaseous and liquid environments. Review of Scientific Instruments. 66 (7), 3924-3930 (1995).
  18. Drücker, P., Pejic, M., Grill, D., Galla, H. J., Gerke, V. Cooperative binding of annexin A2 to cholesterol-and phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate-containing bilayers. Biophysical Journal. 107 (9), 2070-2081 (2014).
  19. Galic, M., et al. External push and internal pull forces recruit curvature-sensing N-BAR domain proteins to the plasma membrane. Nature Cell Biology. 14 (8), 874-881 (2012).
  20. Fehon, R. G., McClatchey, A. I., Bretscher, A. Organizing the cell cortex: the role of ERM proteins. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 11 (4), 276-287 (2010).
  21. Braunger, J. A., Kramer, C., Morick, D., Steinem, C. Solid supported membranes doped with PIP2: influence of ionic strength and pH on bilayer formation and membrane organization. Langmuir. 29 (46), 14204-14213 (2013).
  22. Bianco, M., et al. Quartz crystal microbalance as cell-based biosensor to detect and study cytoskeletal alterations and dynamics. Biotechnology Journal. , 1700699 (2018).
  23. Chen, J. Y., Penn, L. S., Xi, J. Quartz crystal microbalance: Sensing cell-substrate adhesion and beyond. Biosensors and Bioelectronics. 99, 593-602 (2018).
  24. Bragazzi, N. L., et al. Quartz-Crystal Microbalance (QCM) for Public Health: An Overview of Its Applications. Advances in Protein Chemistry and Structural Biology. Donev, R., et al. 101, Academic Press. 149-211 (2015).

Tags

Biokjemi problemet 141 Microbalance solid-støttet bilayer phospholipid microdomains kolesterol annexins cooperativity binding dynamikk viskoelastiske egenskaper
Dissipative Microgravimetry å studere Binding dynamikken i Phospholipid bindende Protein Annexin A2 til Solid-støttet Lipid Bilayers bruker et Quartz-Resonator
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Matos, A. L. L., Grill, D., Kudruk,More

Matos, A. L. L., Grill, D., Kudruk, S., Heitzig, N., Galla, H. J., Gerke, V., Rescher, U. Dissipative Microgravimetry to Study the Binding Dynamics of the Phospholipid Binding Protein Annexin A2 to Solid-supported Lipid Bilayers Using a Quartz Resonator. J. Vis. Exp. (141), e58224, doi:10.3791/58224 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter