Usando plusTipTracker Software a Medida microtúbulos dinámica en<em> Xenopus laevis</em> Conos de Crecimiento
Summary
El paquete de software basado en MATLAB código abierto, plusTipTracker, se puede utilizar para analizar series de imágenes de fluorescencia + Filtros marcado para cuantificar la dinámica de microtúbulos.
Abstract
Microtúbulos (MT) plus de fin de seguimiento de las proteínas (+ consejos) localizar a las crecientes más-extremos de MTs y regulan la dinámica de MT 1,2. Uno de los consejos más conocidos y utilizados ampliamente + para el análisis de la dinámica de MT es la proteína, EB1 Fin de Unión, que une a todos los que crecen MT plus-extremos, y por lo tanto, es un marcador para la polimerización MT 1. Muchos estudios de comportamiento EB1 dentro conos de crecimiento se han utilizado mucho tiempo y, métodos tendenciosos mano de seguimiento con ayuda de computadora para analizar individuo MTs 1-3. Nuestro enfoque consiste en cuantificar los parámetros globales de la dinámica de MT utilizando el paquete de software, plusTipTracker 4, tras la adquisición de alta resolución, imágenes en directo de EB1 etiquetados en los conos de crecimiento embrionarias cultivadas 5. Este software es un código abierto, paquete basado en MATLAB, fácil de usar que combina la detección automática, el seguimiento, la visualización y el análisis de las películas de + Filtros marcadas con fluorescencia. A continuación, presentamos el protocolo para el uso de plusTipTracker para el análisis de los cometas TIP marcadas con fluorescencia + en los conos de crecimiento laevis cultivadas Xenopus. Sin embargo, este software también puede ser utilizado para caracterizar la dinámica de MT en diversos tipos celulares 6-8.
Introduction
El objetivo de este método es la obtención de información cuantitativa respecto a los microtúbulos (MT) plus de fin de seguimiento de la dinámica en los conos de crecimiento que vive proteína (+ TIP). MT + consejos son un grupo de proteínas que se localizan en las plus-extremos de los MT 9,10. Llevan a cabo una serie de funciones para regular los parámetros de MT inestabilidad dinámica 11, como los porcentajes de polimerización, la catástrofe, y el rescate. Un método muy usado para el análisis de la dinámica de MT es realizar un seguimiento del comportamiento de la EB1 TIP +, que se une específicamente a la creciente MT plus-termina 1,12. EB1 es conocido por reclutar otras proteínas a la creciente MT plus-termina 13,14, y recientemente se ha establecido como un factor de maduración de MT 15, promoviendo tanto el crecimiento de MT y la frecuencia catástrofe 15,16.
Muchos estudios sobre la dinámica de MT en los conos de crecimiento se han utilizado métodos de la mano-de seguimiento para medir los cambios en la dinámica EB1-GFP en el tiempo 1-3, como localizati EB1a MT-más extremos pueden ser utilizados como un marcador para la polimerización de MT. Un beneficio clave para el examen de los cometas EB1-GFP como un proxy para el crecimiento MT es que la dinámica de MT se pueden medir incluso en las regiones de solapamiento significativo MT. Mientras que el método de los cometas EB1-GFP-tracking mano ha proporcionado información útil sobre MT comportamientos 1-3, es mucho tiempo y puede estar sesgado. Además, ya que el crecimiento aberrante comportamientos cono son probablemente el resultado de los cambios de hora en la dinámica del citoesqueleto, analizando sólo un pequeño subconjunto de los MT (suele ser necesario cuando la mano-seguimiento) puede perder información importante.
Por lo tanto, medimos los parámetros globales de dinámica MT utilizando el paquete de software, plusTipTracker 4, después de la adquisición de alta resolución, imágenes en directo de EB1 etiquetados en los conos de crecimiento embrionarias cultivadas 5. Este software, desarrollado en el Laboratorio de Danuser, se ha utilizado en varios estudios que caracterizan la dinámica de MT en diversos tipos de células 6-8. Es un código abierto, noser-amistoso, paquete basado en MATLAB que incluye la detección automática, el seguimiento, la visualización y el análisis de las películas de + Filtros marcadas con fluorescencia. Una larga lista de parámetros específicos de la dinámica de MT se calculan por este software (ver referencia 4 para más detalles), pero para el análisis de la dinámica de MT en los conos de crecimiento, los parámetros más útiles son MT velocidad senda del crecimiento (en micras / minuto), la senda del crecimiento curso de la vida (en segundos), y la longitud de la pista de crecimiento (en micras). El software se puede descargar directamente desde la página web Danuser Lab (en "Software"). Mientras que el Laboratorio Danuser actualmente soporta una nueva interfaz para el análisis de seguimiento + TIP, que se incorpora en un paquete de software llamado u-pista 2.0, el software original, independiente seguirá estando disponible. Los algoritmos subyacentes entre los dos programas son los mismos (por lo menos a partir de 2014), con sólo una diferencia de salidas de la interfaz y de análisis. Para el usuario principiante con poco MATLAB y / o análisis computacional expericia, plusTipTracker tiene más características fáciles de usar, incluyendo salidas de parámetros estadísticos automatizados.
A continuación, describimos los pasos para el análisis de imágenes de la dinámica EB1-GFP en los conos de crecimiento laevis cultivadas Xenopus. Este protocolo se utilizó en un artículo reciente sobre la dinámica de MT 17. Ver también Lowery et al. 2012 5 para instrucciones detalladas de los conos de crecimiento del cultivo que expresan EB1-GFP. Si bien este documento se centró principalmente en el examen de la dinámica de EB1-GFP en los conos de crecimiento, el mismo protocolo se puede utilizar para otros tipos de células 17. Para todos los tipos de células, el intervalo de tiempo entre tramas debe estar entre 0,5-2 seg para el seguimiento óptimo + TIP. Un intervalo de tiempo de hasta 4 segundos entre tramas es posible, pero este aumento de los resultados de tiempo de intervalo en errores de seguimiento adicionales.
Protocol
Representative Results
Discussion
PlusTipTracker proporciona una interfaz de usuario sencilla, gráfica para detectar de forma rápida y automática prácticamente todos los cometas visibles EB1-GFP en un cono o el crecimiento celular, vincular las cometas en pistas, y calcular los parámetros de MT. Otras publicaciones han informado el diseño de tipos similares de software (por ejemplo, Marx et al. También utilizó el análisis cuantitativo de la dinámica de EB1 marcadas en los conos de crecimiento 18). Pero, este programa parece…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank Dr. Gaudenz Danuser and members of his lab for creating the plusTipTracker software and for helpful discussion regarding using the software, in particular Maria Bagonis and Sebastien Besson. We especially thank the Boston College Media Center for their assistance and support in the creation and editing of the video. We also thank members of the Lowery Lab for useful discussions and constructive criticism, and Abigail Antoine for proof-reading the manuscript. This work was funded by an NIH R00 MH095768 award to LAL.
Materials
| plusTipTracker software | Danuser Lab | http://lccb.hms.harvard.edu/software.html | This software may be hosted by another website in the future. If the listed site does not exist, search "Danuser Lab Software" on a web search engine to find the site. |
| Matlab software | Mathworks | http://www.mathworks.com/products/matlab/ |
References
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