Nanogold Labeling do Sistema de levedura Endossomal de Análises ultraestruturais
Summary
A levedura Saccharomyces cerevisiae, tem sido um organismo chave modelo para identificar e estudar genes que regulam a biogênese e funções do sistema endosomal. Aqui apresentamos um protocolo detalhado para a rotulagem específica dos compartimentos endossomais para estudos ultra-estruturais.
Abstract
Endossomos são um dos principais membrana triagem checkpoints em células eucarióticas e que regulam a reciclagem ou destruição de proteínas principalmente a partir da membrana plasmática e do Golgi. Como resultado, o sistema endossomal desempenha um papel central na manutenção da homeostase celular, e mutações em genes pertencentes a esta rede de organelos interligadas por transporte vesicular, causar patologias graves, incluindo o cancro e desordens neurobiológicos. Por isso, é de relevância primordial para compreender os mecanismos subjacentes à biogênese e organização do sistema endosomal. A levedura Saccharomyces cerevisiae tem sido fundamental nessa tarefa. Para identificar e analisar especificamente em nível ultra-estrutural do sistema endosomal deste organismo modelo, apresentamos aqui um protocolo detalhado para a captação nanogold carregada positivamente por esferoplastos seguido pela visualização dessas partículas através de uma reação aprimoramento prata. Este método também é muito valiosol para o exame morfológico de mutantes com defeitos de tráfico endosomal. Além disso, não é aplicável apenas para exames ultraestruturais, mas também pode ser combinado com rotulamentos imunomarcação para investigações de localização de proteínas.
Introduction
O sistema endossomal é um grande aparelho de separação de membrana, que desempenha várias funções celulares importantes incluindo o tráfico de enzima lisossomal receptores de triagem e a reciclagem de membrana plasmática (PM) de receptores de 1,2. Endossomos são divididos em três compartimentos diferentes, isto é,. os primeiros endossomas (EE), os endossomas tardios (LE) e os endossomas de reciclagem. Esta classificação baseia-se o tempo que leva para o material de endocitose para os alcançar, em proteínas marcadoras específicas e à sua morfologia. Membranas, ou seja, proteínas e lipídios bicamadas, internalizadas do PM pode ser entregue a lisossomos via endossomos para a degradação ou ser reciclado. As membranas são também transportadas para os endossomas de Golgi e da mesma forma, ou continuar a lisossomas ou ser recuperado de volta para o Golgi. Além disso, as proteínas podem ser classificados em vesículas luminais brotamento para dentro a partir da limitação da membrana endossomal, um processo que leva à formação deuma subcategoria de LE, os corpos multivesiculares.
O sistema endossomal levedura é relativamente menos complexo do que o de células eucarióticas elevados. Endosomes fúngicas são divididas em EE e LE. Em contraste com células de mamíferos que não contêm endossomas de reciclagem, mas também organelas relacionadas com lisossoma específicos de tecidos. Conseqüentemente, eles têm uma rede menos complexo de rotas de tráfico endossomais 3,4. Portanto levedura representou e ainda representa um sistema experimental vantajoso para estudar alguns dos princípios tráfego membrana subjacente no sistema endosomal. Esta vantagem é realçada pelo facto de que numerosos genes envolvidos nas vias endossomais foram inicialmente isolado com telas genéticas na levedura 5. Enquanto o sistema endossomal levedura no tipo selvagem e mutantes de células tem sido extensamente estudada utilizando abordagens bioquímicas e de microscopia de fluorescência, a investigação ao nível ultra-estrutural tem sido somentemínima. As análises morfológicas são particularmente relevantes na levedura, porque a maioria das organelas endossomais são detectados como estruturas pontuar por microscopia de fluorescência, o que torna difícil a sua identificação inequívoca 6. Infelizmente, apenas um número limitado de anti-soros reconhecer marcadores de proteína de levedura endossomais está trabalhando em imuno-elétron-microscópio (IEM) preparações 7-10. Para algumas proteínas, este problema tem sido contornado pela marcação endógena do gene de interesse e a utilização de um anticorpo que reconhece a marca para detectar 7,11,12. Muitas vezes, no entanto, as proteínas são indetectáveis pelo IEM por causa dos seus baixos níveis de expressão. Sua superexpressão não é uma solução porque esta abordagem pode induzir mal-localizações e / ou alterações nas organelas de morfologia / funções. Assim, a rotulagem dos compartimentos endocíticas com uma sonda detectável por microscopia eletrônica de EM é uma opção eficaz. Esta é uma solução óptima, especialmente se o probe está a entrar no percurso de endocitose de uma maneira dependente do tempo, o que permite saber quando se vai marcar um organelo específico 6.
A absorção de nanogold carregado positivamente por esferoplastos de levedura (ou seja. Levedura em que a parede celular foi removida enzimaticamente) tem sido utilizado com sucesso para identificar o endossomal levedura compartimentos 10. Estas partículas ligam-se fortemente com os lípidos carregados negativamente que compõem as membranas biológicas. Assim, os associados nanogold carregados positivamente com o PM, penetra na célula por endocitose, e passa através do EE e LE antes de atingir o vacúolo. Estas pequenas partículas de ouro, no entanto, não têm um tamanho adequado para ser visto por EM. Para torná-los visíveis, seu tamanho pode ser ampliada por meio de reações químicas que levam à deposição de prata ou de ouro ao redor da sonda ouro 13-15. Nós desenvolvemos e aplicado com sucesso uma abordagem IEM com base no método de realizar Tokuyasu subcelularlocalização estuda 8,16. Este método permite realizar imunomarcação em preparações de levedura com uma excelente resolução da morfologia 8,17-24. Temos também estabeleceu um procedimento que combina este protocolo IEM com a rotulagem nanogold do sistema de levedura endosomal compartimentos 6. Usando essa abordagem, temos caracterizados morfologicamente diferentes subclasses de endosomes e ultraestruturalmente examinado mutantes com um tráfico endosomal defeito 6,25. Além disso, foi demonstrado que esta rotulagem nanogold pode ser combinado com rotulamentos imunomarcação proporcionando a possibilidade de explorar a distribuição de uma proteína de interesse nas diferentes subpopulações de endossoma. Aqui apresentamos como a rotulagem do sistema de levedura endosomal com nanogold carga positiva está praticamente realizado.
Protocol
Representative Results
Discussion
Imuno-microscopia de electrões é uma técnica que permite a combinação de localização de proteínas com a resolução ultra-estrutural das transportadoras e organelos onde estas proteínas residem. Isto é particularmente importante quando se estuda o sistema de levedura endosomal porque seus compartimentos aparecem como estruturas pontuar em microscopia de fluorescência. Por isso, é difícil distingui-los. Por esta razão, o uso de uma sonda detectável por EM e entrar na rota endocítica numa forma dependente …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem René Scriwanek pela ajuda com a preparação da Figura. FR é suportado pelo ECHO (700.59.003), ALW Programa Open (821.02.017 e 822.02.014), a cooperação DFG-NWO (DN82-303) e ZonMW VICI (016.130.606) subvenções.
Materials
| PIPES (piperazin-1,4-bis (2-ethansulfensaure) | Merck, Darmstadt, Germany | 1,102,200,250 | |
| HEPES | Merck, Darmstadt, Germany | 391,340 | |
| EGTA | Sigma, St louis, MO | E4378 | |
| MgCl2.6H2O | Merck, Darmstadt, Germany | 1,058,330,250 | |
| DL-Dithiothreitol | Sigma, St louis, MO | D0632 | |
| Sorbitol | Sigma, St louis, MO | S1876 | |
| Positively charged Nanogold | Nanoprobes, Yaphank, NY | 2022 | store at -20 ̊C |
| HQ-silver™ enhancement kit | Nanoprobes, Yaphank, NY | 2012 | store at -20 ̊C |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma, St louis, MO | 441244 | |
| Glutaraldehyde 8% EM grade | Polyscience, Inc. , Warrington, PA | 216 | store at 4 ̊C |
| Lytic enzyme | MP Biomedicals, Santa Ana, CA | 153526 | store at 4 ̊C |
| Parafilm M | Sigma, St louis, MO | P7793 | |
| 50 meshes nickel grids | Agar Scientific, Stansted, United Kingdom | G209N | |
| Cryo-immuno diamond knife 35 º | Diatome AG, Biel, Switzerland | N.A. | |
| UCT ultramicrotome | Leica, Solms, Germany | N.A. | |
| Formvar 15/95 resine | Electron Microscopy Sciences, Hatfield, PA | 15800 | |
| 50 meshes nickel grids | Agar Scientific, Stansted, United Kingdom | AGG2050N | |
| Parafilm | Sigma, St louis, MO | P7793 | |
| Grids storage box | Leica, Solms, Germany | 162-50 | |
| Falcon 100mmx15mm petri dishe | Corning, Corning, NY | 351029 | |
| Pasteur capillary pipettes 150 mm | Van Bruggen Glas, Rotterdam, The Netherlands | 10216234 | |
| 1.5 ml microcentrifuge | Sarstedt, Nümbrecht, Germany | 72690001 | |
| 50 ml tube | Bio-one, Alphen aan den Rijn, The Netherlands | 210296 | |
| Benchkote surface protector | Whatman, Maidstone, United Kingdom | 1159201 |
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