Desteklenen lipid çift katmanlarının hazırlanması ve atomik kuvvet mikroskobu ve kuvvet spektroskopisi kullanılarak karakterizasyonu için bir protokol açıklıyoruz.
Method Article
Desteklenen lipid çift katmanlarının hazırlanması ve atomik kuvvet mikroskobu ve kuvvet spektroskopisi kullanılarak karakterizasyonu için bir protokol açıklıyoruz.
Atomik kuvvet mikroskobu (AFM), biyolojik zarların görüntülenmesine izin veren çok yönlü, yüksek çözünürlüklü bir görüntüleme tekniğidir. Membran alt yapılarını ve hatta tek tek molekülleri incelemek için yeterli büyütme oranına sahiptir. AFM, membranların etkileşimlerini ve mekanik özelliklerini ölçmek için bir kuvvet probu görevi görebilir. Desteklenen lipid çift katmanları, AFM çalışmalarında geleneksel olarak membran modelleri olarak kullanılır. Bu protokolde, desteklenen çift katmanların nasıl hazırlanacağını ve AFM kullanarak yapılarını ve mekanik özelliklerini nasıl karakterize edeceklerini gösteriyoruz. Bunlar, iki tabaka kalınlığı ve nüfuz etme kuvvetini içerir.
AFM görüntüleme ve kuvvet spektroskopisi tarafından sağlanan bilgiler, membranların mekanik ve kimyasal özelliklerini tanımlamaya yardımcı olur. Bu özellikler, çevresel stresten hücre hemostazını korumak, zar proteinlerini bir araya getirmek ve protein komplekslerini stabilize etmek gibi hücresel süreçlerde önemli bir rol oynar.
Atomik Kuvvet mikroskopisi (AFM), çok keskin ucu 1 ile konsol kullanılarak numunenin bir alanı boyunca tarama bir yüzeyin bir görüntü oluşturur. konsol hareketi numunesinin yüzey topolojisini araştırıyor. Sıvı 2-5 hava ya da doğala yakın halde sabit örnekleri analiz çok yönlülüğünü nedeniyle, protein, DNA, ve membran da dahil olmak üzere - AFM yaygın biyolojik moleküllerin uygulanmıştır.
Apart nanometre aralığında, yüksek çözünürlüklü görüntüleme yeteneği gelen, AFM konsol etkileşim kuvvetlerini (yapışma ve itme) ve örnek 5,6 mekanik özelliklerini araştırmak üzere bir yay gibi davranır. Bu kuvvet spektroskopisi diye bilinmektedir. Bu modda, prob birinci numune (Şekil 1A) ile temasını kaybeder kadar daha sonra geri çekilir, örnek yaklaşır ve bunun üzerine bir kuvvet uygular. oluşturulan eğriler uygulama hem de konsol mesafenin bir fonksiyonu olarak kuvvet gösterirhamamböceği ve geri çekilme. Elastikiyet modülüne dahil olmak üzere birçok özellikler, bir malzemenin sertliğini ölçmek için, ve yapışma güçleri elde edilebilir.
Desteklenen ikili lipid tabakalarıdır bir katı destek üstünde yatan biyolojik model membranlar - genellikle mika, borosilikat cam, erimiş silis veya silikon 7 oksitlenmiş. Bunlar vesikül birikimi gibi çeşitli teknikler kullanılarak hazırlanmaktadır, Langmuir-Blodgett yöntemi ve 8,9 spin kaplama. AFM görüntüleme bu desteklenen ikili tabakalar 10 oluşumunu takip ve farklı bileşimler 11-15 membranları tarafından oluşturulan farklı yapıları incelemek için kullanılmıştır.
Yaklaşım eğrisi de bir zirve desteklenen bilayers sonuçlarına kuvvet spektroskopisi gerçekleştirme. Bu zirve bilayeri delmek için gerekli kuvveti gösterir ve atılım kuvvet denir. iki tabakalı kalınlığı da kuvvet eğrisi 6 kullanılarak ölçülebilir. bilayers tipik atılım gücü1-50 arasındaki aralık NN 6. Bu özellikler, lipit ambalaj (sıvı veya jel fazı) ve yapının (asil zincir uzunlukları ve doymamışlık derecesi) ve zar-aktif maddeler 16 tarafından değiştirilmiş bağlıdır. rüptür arkasındaki teori 17 açıklanmıştır ve bu konsol yumuşaklık, uç yarıçapı ve yaklaşım hızı gibi diğer deneysel parametreler de atılım gücü 15,16,18 etkiler. Kuvvet spektroskopisi zar 21 stabilitesi, farklı lipit fazları 11,19, peptidler gibi bir bileşim bağımlı değişiklikler 12,20, hem de diğer biyomoleküllerin etkileri özelliklerini analiz etmek için kullanılmıştır.
Desteklenen iki katmanlı yassı yönelimi daha iyi bir yapı ve membran özelliklerini karakterize etmek için bu yüzey plazmon rezonans 22 ve floresan mikroskobu 11,19 gibi diğer yöntemler ile AFM birleştirilmesi için avantajlıdır.
Bu ayrıntılı video protocol vezikül birikimi kullanarak desteklenen lipit katmanlarını hazırlamak ve AFM ve kuvvet spektroskopisi ile bunları analiz etmek amaçlanmaktadır. Çeşitli büyüklüklerde veziküller iki katmanlı yapılar hazırlamak için kullanılabilir olsa da, bu protokol, küçük ve büyük tek lamelli vesiküller odaklanmaktadır. Faz sıvı emretti (ğ) ve sıvı düzensiz (L d) aşamalarında ayırmak Desteklenen bilayers 11,15 karakterize edildi. 2: 1 oranında membran 2 di-oleoil-fosfatidilkolin (DOPC), sfingomiyelin (SM) ve kolesterol (kol) oluşmaktadır. Bu kompozisyon modelleri, protein kaçakçılığı ve sıralama, hücre sinyalizasyon ve diğer hücresel süreçleri 23,24 önemli platformlar olarak davranmaya önerilmiştir lipid sallar.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Desteklenen Lipid Bilayers 1. Hazırlama (SLB) 11,12,21
2. Atomik Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri 11,12
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
DOPC oluşan Desteklenen lipid bilayers: SM: Chol (2: 2: 1) AFM içinde görüntülendi (Şekil 2 AC). Çünkü lipit kompozisyonu, SM / Chol-zengini L o ve DOPC zengin L d fazlar gözlenmiştir. AFM görüntüleme yükseklik profili zar yapısı hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. Yükseklik profili bakarak, iki tabakalı kalınlığı temin edilebilir membranın (Şekil 2B), veya L o / L D fazlar arasındaki yükseklik farkından kusurların varlığında ölçülebilir. B...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
DOPC oluşan SLBs: SM: Kol (2: 2: 1), kalsiyum klorür ile indüklenen vezikül adsorpsiyon ve yırtılması sonrasında mika oluşmuştur. Bu lipit kompozisyonu L D ve L değeri O fazlar ayrıldı. Ğ fazı sfingomyelin ve kolesterol açısından zengin ve L, D aşaması 11'den daha az sıvı / daha viskoz (Şekil 1A) olarak bulunmuştur. L d aşamasından L o ayrılması çevreleyen (Şekil 1B, C) yukarıda yükseltilmiş dairesel yapılar ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarlarını olduğunu beyan ederim.
Bu eser (no. 0312040 hibe) Max Planck Kurumu, Alman Kanser Araştırma Merkezi, Tübingen Üniversitesi ve Bundesministerium für Bildung und Forschung tarafından desteklenmiştir.
Biz bize bu yazının dikkatli okumak için kuvvet eğrisi verileri ve Dr. Jakob Suckale analizi otomatik yardım için Eduard Hermann teşekkür ederiz.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1,2-dioleoil- sn< / em>-glisero-3-fosfokolin | Avanti Polar Lipids, Inc. | 850375P | Kapalı şişelerde liyofilize toz olarak gelir. Açıldıktan sonra tüm tozu kloroformda çözün. Fazla miktarda kurutulmuş lipid filmler olarak, inert atmosfer altında, -20 ° C'de saklayın. °C. . |
| Sfingomyelin (Beyin, Domuz) | Avanti Polar Lipids, Inc. | 860062P | Büyük sızdırmaz plastik kaplarda liyofilize toz halinde gelir. Açıldıktan sonra bir spatula toz tozunu kloroformda çözün. Fazla miktarda kurutulmuş lipid filmler olarak, inert atmosfer altında, -20 ° C'de saklayın. °C. . |
| Kolesterol | Avanti Polar Lipidler, Inc. | 700000P | Büyük sızdırmaz plastik kaplarda liyofilize toz olarak gelir. Açıldıktan sonra bir spatula toz tozunu kloroformda çözün. Fazla miktarda kurutulmuş lipid filmler olarak, inert atmosfer altında, -20 ° C'de saklayın. °C. . |
| Sodyum klorür (NaCl), %99,8 | Carl Roth GmbH + Co. KG | 9265.1 | |
| Potasyum klorür (KCl), %88 | Sigma | P9541 | |
| Sodyum hidrojenfosfat (Na2< alt>HPO4), %>99 | AppliChem GmbH | A1046 | |
| Potasyum dihidrojenfosfat (KH2PO4), %99 | Carl Roth GmbH + Co. KG | 3904.1 | |
| Kalsiyum klorür dihidrat (CaCl2), moleküler biyoloji sınıfı | AppliChem GmbH | A4689 | |
| HEPES, moleküler biyoloji sınıfı | AppliChem GmbH | A3724 | |
| Cam lamel, 24 x 60&nbşk; mm, 1 mm kalınlık | Duran Group | 2355036 | |
| Punch ve Kalıp Seti | Hassas Marka Ürünleri, Inc | 40105 | |
| Optik Yapıştırıcı | Norland Products, Inc. | NOA 88 | Uzun dalga boylu UV ışığı altında kürlendiğinde sertleşen sıvı yapıştırıcı. |
| [header] | |||
| Mica, | NSC Mica Exports Ltd.'yi engelliyor. | Bunlar, alanı en az 1 inç kare olan ve kalınlığı 0,006 inç ile 0,016 inç arasında değişen mika parçalarıdır. Nakliye için şirket tarafından belirli bir boyuta kesilirler. Küçük mika diskler, zımba ve kalıp seti kullanılarak mika bloklarından delinebilir. Mika'yı her zaman eldiven veya cımbızla tutun. | |
| Laboratuvar Ekipmanları Gres | Delici Chemie AG | Glisseal N | |
| Lipozom Ekstruder | Avestin | LiposoFast-Basic | Alternatif olarak Northern Lipids, Inc.'in tekliflerine de bakabilirsiniz. |
| Yapışkan Bant | 3M | Scotch(R) Magic (TM) Bant 810 (1 inç) | |
| Banyo Sonikatörü | Bandelin Sonorex Digitec | DT-31 | Isıtma yok, Frekans: 35 kHz, Ultrasonik Tepe Çıkışı: 160 W, HF Güç: 40 W. (Veri sayfası) |
| Silisyum Nitrür AFM Konsol | Bruker AFM Probları | DNP-10 | Her konsolun dört ucu vardır ve nominal uç yarıçapı 20 nm'dir (mümkün olan maksimum 60 nm). Spesifikasyonlara bağlı olarak, 18 kHz rezonans frekansı ve 0,06 N/m nominal yay sabiti ile D ucunu kullanıyoruz. |
| AFM | JPK | JPK Nanowizard II, Zeiss Axiovert 200 | |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission