测量细胞核与骨架间机械一体化的直接力探针
Summary
在本协议中, 我们描述了一种微方法, 直接将受控力应用于活细胞中的细胞核。这项化验允许审讯活体, 黏附细胞的核机械性质。
Abstract
原子核的力学性质决定了它对细胞中产生的机械力的反应。由于细胞核是细胞骨架的连续分子, 因此需要方法来探讨其在黏附细胞中的力学行为。在这里, 我们讨论直接力探针 (DFP) 作为一个工具, 以力量直接向细胞核在一个活生生的黏附细胞。我们用吸力将一个狭窄的微附着在核表面。微从原子核中被翻译出来, 使原子核变形和转化。当恢复力等于吸力时, 原子核分离, 弹性松弛。因为吸入压力是已知的, 核表面上的力是已知的。该方法表明, 纳米尺度力足以使粘附细胞中的细胞核变形和转化, 并确定骨架元素, 使得原子核能够抵抗力。DFP 可用于解剖细胞和核成分对活细胞核力学性能的贡献。
Introduction
如癌症等病症涉及对核形态和结构1,2的改变, 通常伴随着 “软化” 的核心3,4。对机械变形的核阻力一般是将力应用于孤立原子核5。
细胞核在细胞是分子连接到细胞骨架由 Nucleoskeleton 和细胞骨架 (林肯) 复杂6,7,8,9的链接器。因此, 细胞核是机械地与细胞骨架结合, 并通过细胞基质粘连, 细胞外基质。机械地探测黏附细胞内的细胞核可以提供对这种机械整合的洞察力。在活细胞中操纵细胞核的方法包括微吸入10、11和原子力显微镜12、13、14。我们最近描述了一个直接的力量探针 (DFP), 直接地应用机械力量在原子核在活黏附力细胞15。
在这里, 我们概述了使用显微注射系统的程序, 通常是在显微镜的设施, 以应用已知的, 纳米级的机械力直接到核在黏附细胞。femtotip (0.5 µm 直径微尖端) 安装并连接到微注射系统由一个管。尖端, 定位在45°角度相对于养殖皿的表面, 被降低, 直到相邻的核表面。管子然后被断开并且被打开对大气, 在核表面创造一个负吸力压力并且封印微尖端反对核表面。通过微尖端的翻译, 原子核变形, 最终 (取决于施加的力的大小), 脱离微。当由原子核和细胞施加的恢复力 (抵抗) 力等于微所施加的吸力时, 这种分离就会发生。分析可以通过测量原子核的位移、长度应变 (方程 1) 或区域应变 (图 1A) 来进行。
Protocol
1. 准备用于成像的细胞 注: 直接力探头 (DFP) 可用于任何粘附单元类型。在这里, NIH 3T3 小鼠成纤维细胞被用作该协议的模型细胞线。 培养 NIH 3T3 成纤维细胞在 Dulbecco 的改良鹰的培养基 (DMEM) 补充10% 捐赠牛血清和1% 青霉素-链霉素在35毫米玻璃底部菜, 直到理想的融合。保持细胞在37°c 和 5% CO2。 一定要涂上所有35毫米玻璃底菜与5µg/毫升纤维连接蛋白 (或类?…
Representative Results
图 2A显示了 NIH 3T3 小鼠成纤维细胞核的强迫。当微尖端被翻译成右侧时, 原子核会变形, 最终与微尖端分离。随着抽吸力的增加, 原子核的长度应变增加 (图 2B)。原子核的前缘 (微拉边) 形成核突起, 尾部边缘从原位置偏移。突起的长度远远大于尾部边缘位移 (图 2C), 表明细胞核与周围细胞质紧密结合。时间?…
Discussion
测量细胞核与细胞骨架的机械结合是目前大多数方法的挑战, 如微吸入16, 因为它们需要两个孤立的原子核 (在细胞核与骨架分离的地方) 或悬浮细胞中的细胞核 (如牵引力, 无细胞外力)。通过将双轴应变应用于附着在膜17、18的细胞中, 将力应用于细胞核;然而, 这种技术是有限的事实, 在原子核的力量是未知的。原子力显微镜 (AFM) 探针被?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作得到了 NIH R01 EB014869 的支持。
Materials
| FluoroDish | WPI | FD35 | |
| SYTO 59 | ThermoFisher Scientific | S11341 | |
| Femtotips | Eppendorf | 930000043 | |
| InjectMan NI2 | Eppendorf | NA | discontinued, current equivalent model: InjectMan 4 |
| FemtoJet | Eppendorf | NA | Current model FemtoJet 4i |
| Plan Fluor oil immersion 40x | Nikon | NA | |
| Apo TIRF oil immersion 60x | Nikon | NA | |
| Donor Bovine Serum (DBS) | ThermoFisher Scientific | 16030074 | NIH 3T3 serum |
| Dulbecco's Modification of Eagle's (DMEM) | Mediatech cellgro | MT10013CVRF | NIH 3T3 medium |
| Penicillin-Streptomycin | Mediatech | MT30004CIRF | NIH 3T3 medium supplement |
| Immersion Oil Type LDF Non-Fluorescing | Nikon | 77007 | Immersion oil for objective lens |
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Cite This Article
Zhang, Q., Tamashunas, A. C., Lele, T. P. A Direct Force Probe for Measuring Mechanical Integration Between the Nucleus and the Cytoskeleton. J. Vis. Exp. (137), e58038, doi:10.3791/58038 (2018).