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Article de méthode

Mesures rigidité en flexion des biopolymères en utilisant des essais de vol à voile

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DOI :

10.3791/50117

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9 novembre 2012

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Dans cet article

Résumé

Procédé pour mesurer la longueur de persistance ou la rigidité en flexion de biopolymères est décrit. La méthode utilise une kinésine axée sur les microtubules glisse test pour déterminer expérimentalement la longueur de persistance des microtubules individuels et est adaptable à l'actine des essais à base de glisse.

Résumé

Les microtubules sont des polymères du cytosquelette qui jouent un rôle dans la division cellulaire, mécanique cellulaire et le transport intracellulaire. Chacune de ces fonctions nécessite microtubules qui sont raides et droites assez pour couvrir une fraction significative du diamètre cellulaire. En conséquence, la longueur de persistance des microtubules, une mesure de rigidité, a été activement étudiée pour les deux dernières décennies 1. Néanmoins, des questions restent ouvertes: microtubules courts sont 10-50 fois moins rigide que les microtubules longues 2-4, et même microtubules longs ont mesuré la longueur de persistance qui varient d'un ordre de grandeur 5-9.

Ici, nous présentons une méthode pour mesurer la longueur de persistance des microtubules. La méthode est basée sur une analyse axée sur la kinésine microtubules glisse 10. En combinant rares marquage fluorescent des microtubules individuels avec suivi de particule unique de fluorophores individuelles attachées à des microtubules, le Glidintrajectoires g de microtubules simples sont suivis du nanomètre-niveau de précision. La longueur de persistance de la trajectoire est la même que la longueur de persistance de l'microtubules dans les conditions utilisées 11. Un sous-programme de suivi automatisé est utilisé pour créer des trajectoires des microtubules à partir de fluorophores liés aux microtubules individuels, et la longueur de persistance de cette trajectoire est calculée à l'aide des routines écrites en langage IDL.

Cette technique est rapidement réalisable, et capable de mesurer la longueur de persistance de 100 microtubules dans un jour de l'expérimentation. La méthode peut être étendue pour mesurer la longueur de persistance sous une variété de conditions, y compris la durée de persistance en fonction de la longueur le long des microtubules. En outre, les routines d'analyse utilisés peuvent être étendus à la myosine à base de tests effet de glisse, pour mesurer la longueur de persistance des filaments d'actine ainsi.

Introduction

Le cytosquelette, un réseau de biopolymères présent dans la plupart des cellules eucaryotes, joue un rôle dans l'organisation cellulaire, le transport intracellulaire et la mécanique cellulaire. Les caractéristiques mécaniques des biopolymères du cytosquelette (principalement l'actine et les microtubules) jouent un rôle important dans la détermination des caractéristiques mécaniques de la cellule dans son ensemble12. Puisque la mécanique de la cellule entière permet de caractériser les cellules saines et malades13,14 et est impliquée dans la motilité cellulaire15, les propriétés mécaniques des composants cytosquelettiques sous-jacents ....

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Protocole

1. Microtubules vol à voile Assay Solutions mères

Préparer à l'avance de dosage glisse.

  1. Polymériser 0,5 mg microtubules peu marquées avec un fluorophore organique lumineuse 22. La concentration étiquette cible est de 1 fluorophore par micromètre de microtubules, soit une densité étiquetage d'environ 1 fluorophore par 1.500 dimères de tubuline. Entreposer à la température ambiante, la lumière protégée avec de l'aluminium, une feuille pour un maximum de deux semaines.
  2. Purifier biotine-kinésine 21 à environ 1 uM. Conserver à -80 ° C en 5 aliquotes pour utilisation dans des expériences in....

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Résultats

Une image extraite d'un test de glissement est présentée dans la Figure 2. Une densité adéquate de microtubules correspond à 1-10 microtubules par champ observé ; une densité nettement plus élevée entraînera des erreurs de suivi lorsque les microtubules se croisent. Un graphique représentant les trajectoires de 11 microtubules issues du test de glissement de la Figure 2 est montré dans la Figure 3. Les trajectoires typiques ont une longueur de 10 à 30 μm ; certaines traj.......

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Discussion

Les mesures de longueur de persistance sont une bonne caractérisation des propriétés mécaniques des biopolymères individuels. Dans cet article, nous avons décrit une méthode de mesure de la longueur de persistance des microtubules. Comme indiqué dans l'introduction, cette méthode est facilement étendu à l'examen des propriétés mécaniques des microtubules dans une variété de conditions tout simplement en faisant varier les réactifs, la température, la viscosité ou à l'étape finale de l'épreuve de glisse, .......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts financiers.

Remerciements

Nous tenons à remercier Melissa Klocke d'assistance préparer la Figure 1 et Anna Ratliff pour démontrer le protocole. Ce travail a été soutenu par la Société pour l'avancement de la recherche scientifique.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Réactifs
imidazoleSigma-AldrichI2399
chlorure de potassiumSigma-AldrichP9541
chlorure de magnésiumSigma-AldrichM8266
EGTASigma-AldrichE3889
BSACalbiochem126615
biotinylé BSAThermo Scientific29130
&alpha ;-caséineSigma-AldrichC6780
streptavidineThermo Scientific21125
dithiothreitolSigma-AldrichD0632
paclitaxelLC LaboratoriesP-9600
glucose oxydaseSigma-AldrichG2133
catalaseSigma-AldrichC100
glucoseSigma-AldrichG8270
ATPSigma-AldrichA2383
2-mercapt– ; thanolSigma-AldrichM3148Toxique. Achetez une petite quantité.
24X60 mm N° 1 1/2 verre de protectionVWR48393-252
22X22 mm N° 1 verre de protectionGold Seal3306
Graisse sous vide pousséDow-CorningNA
Equipment
microscope TIRFmanyNALe microscope TIRF utilisé dans cette méthode était fait maison.
IDL (logiciel)ExelisNAPourrait remplacer MATLAB, ImageJ ou d’autres logiciels d’analyse d’images.

Références

  1. Hawkins, T., Mirigian, M., Selcuk Yasar, M., Ross, J. L. Mechanics of microtubules. Journal of biomechanics. 43, 23-30 (2010).
  2. Pampaloni, F., et al. Thermal fluctuations of grafted microtubules provide evidence of a length-depend....

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Réimpressions et autorisations

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