Gen Yönetmelik Tek molekül Görüntüleme<em> In vivo</em> Dilinim tarafından Cotranslational Aktivasyon (CoTrAC) kullanma
Summary
Bu görüntü ile yarılması ile bir floresan mikroskobu yöntem, CO-translasyonel Aktivasyon (CoTrAC), proteinin işlevi dalgalanmayla olmaksızın tek molekül hassas canlı hücrelerde protein moleküllerinin üretimini açıklar. Bu yöntem, bir transkripsiyon faktörü, λ repressör CI stokastik ifade dinamik takip etmek için kullanılmıştır<sup> 1</sup>.
Abstract
Bu görüntü ile yarılması ile bir floresan mikroskobu yöntem, CO-translasyonel Aktivasyon (CoTrAC) proteinin işlevi dalgalanmayla olmaksızın tek molekül hassas canlı hücrelerde protein moleküllerinin üretimini açıklar. Bu yöntem, bu mümkün ardışık beş dakikalık bir zaman pencereleri sırasında bir hücre tarafından üretilen protein moleküllerinin sayısını saymak mümkün kılar. Bu canlı hücrelerde tek floresan protein molekülleri tespit etmek için yeterince hassas olan ~ 0,5 1 kW / cm 2, lazer uyarma güç yoğunluğuna sahip bir floresan mikroskop gerektirir. Bir zar hedefleme sırası, bir hızlı-olgunlaşma, sarı floresan protein ve bir proteaz tanıma sekansı: bu yöntemde kullanılan flüoresan raportör üç parçadan oluşur. Raportör Çevrimsel ilgi çeken bir proteinin N-terminusunda için eritilerek birleştirilir. Hücreler bir sıcaklık kontrollü mikroskop sahnede yetiştirilir. Her beş dakikada, hücrelerin içindeki floresan molekülü (ve daha sonra eş görüntülü) floresans görüntüleri analiz ederek unted ve sadece yeni tercüme proteinler sonraki ölçüm sayılan böylece sonradan photobleached.
Bu yöntem sonucunda floresans görüntüler, her bir görüntü floresan noktalar tespit tek hücreleri atayarak ve ardından hücre soylarının hücreleri atayarak analiz edilebilir. Belirli bir hücreye bir zaman penceresi içinde üretilen proteinlerin sayısı tek flüoresan moleküllerinin ortalama yoğunluk tarafından lekelerin entegre floresan yoğunluğu bölünmesiyle hesaplanır. Bu tek bir 5 dakikalık bir zaman pencereleri içinde 0-45 molekül aralığında ifade seviyelerini ölçmek için bu yöntem kullanılır. Bu yöntem bize λ repressör CI ifadesi gürültü ölçmek için etkin ve sistem biyolojisi diğer birçok potansiyel uygulamalar vardır.
Protocol
Representative Results
Discussion
CoTrAC yöntemi geleneksel N-veya C-terminali floresan proteini füzyon proteini etkinliği bozabilir diğer proteinlerin üretimini ölçmek için yaygın olabilir. CoTrAC stratejisi mevcut yöntemler üzerinde üç benzersiz avantajlara sahiptir. İlk olarak, eş-translasyonel füzyon flüoresan raportör molekülü, gerçek zamanlı olarak protein üretim doğru sayımı izin veren, ilgilenilen proteinin her bir molekül için üretilmiş olmasını sağlar. İkincisi, membran hedefli muhabiri Tsr-Venüs çok düşü…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ubp1 ifade plazmid pCG001 nazik Tıbbi Araştırma John Curtin Okulu'nda Rohan Baker tarafından sağlanmıştır. Bu çalışma Dimes Araştırma Bursu 1-FY2011 Mart Dimes, Basil O'Connor Başlangıç Akademik Araştırma Ödülü # 5-FY20 ve NSF KARİYER Ödülü 0.746.796 Mart tarafından finanse edildi.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Agarose (Low melting temperature) | Lonza | 50100 | |
| Milli-Q H2O | |||
| 5×M9 salts | Following recipe described in 9 | ||
| 20% glucose | |||
| MgSO4 | |||
| CaCl2 | |||
| 50×MEM amino acid solution | Invitrogen | 11130-051 | |
| Temperature-Controlled Growth Chamber Stage adaptor |
Bioptechs | FCS-2 | |
| Objective Heater | Bioptechs | Model depends on microscope objective | |
| Microaqueduct Slide | Bioptechs | 130119-5 | |
| Micro cover glasses | VWR | 40CIR-1 | Can be difficult to source; also available from Bioptechs |
| Cover glass/slide gasket | Bioptechs | FCS2 0.75 mm | |
| Fluorescence Microscope | Various | Example setup: Coherent Innova 308C Argon-ion laser, Olympus IX-81 microscope, Olympus PlanApo 100X NA 1.45 objective, Metamorph software | Must have laser excitation, automated xyz stage, automation software capable of scripted imaging and autofocus, optics capable of resolving single fluorescent proteins |
| EM-CCD Camera | Various | Example setup: Andor Ixon DU-898 | Must have sufficiently low noise to detect single fluorescent proteins above background |
References
- Hensel, Z., Feng, H. D., Han, B., Hatem, C., Wang, J., Xiao, J. Stochastic expression dynamics of transcription factor revealed by single-molecule noise analysis. Nat. Struct. Mol. Biol. 19, 797-802 (2012).
- Yu, J., Xiao, J., Ren, X., Lao, K., Xie, X. S. Probing Gene Expression in Live Cells, One Protein Molecule at a Time. Science. 311, 1600-1603 (2006).
- Datsenko, K. A., Wanner, B. L. One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 97, 6640-6645 (2000).
- Tobias, J. W., Varshavsky, A. Cloning and Functional Analysis of the Ubiquitin-specific Protease Gene UBP1 of Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem. 266, 12021-12028 (1991).
- Sambrook, J., Russell, D. W. . Molecular Cloning: A Laboratory Manual. , A2.2 (2001).
- Xiao, J., Elf, J., Li, G., Yu, J., Xie, X. S. Imaging gene expression in living cells at the single-molecule level. Single Molecules: a laboratory manual. , 149-169 (2007).
- Nagai, T., et al. A variant of yellow fluorescent protein with fast and efficient maturation for cell-biological applications. Nat. Biotechnol. 20, 87-90 (2002).
- Stagaman, G., Forsyth, J. Bright-field microscopy of semitransparent objects. J. Opt. Soc. Am. A. 5, 648-659 (1988).
- Tobias, J. W., Shrader, T. E., Rocap, G., Varshavsky, A. The N-end rule in bacteria. Science. 254, 1374-137 (1991).
