거대한 Unilamellar 소포 안에 재구성 된 세포 골격의 신속한 캡슐화

Yashar Bashirzadeh; Nadab Wubshet; Thomas Litschel; Petra Schwille; Allen P. Liu

doi:10.3791/63332

이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.

방법 논문

거대한 Unilamellar 소포 안에 재구성 된 세포 골격의 신속한 캡슐화

4.5K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/63332

⸱

2021년 11월 10일

Yashar Bashirzadeh^*¹ , Nadab Wubshet^*¹ , Thomas Litschel² , Petra Schwille³ , Allen P. Liu¹^,⁴^,⁵^,⁶

¹Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, ²John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, ³Department of Cellular and Molecular Biophysics, Max Planck Institute of Biochemistry, ⁴Department of Biomedical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, ⁵Department of Biophysics, University of Michigan, Ann Arbor, ⁶Cellular and Molecular Biology Program, University of Michigan, Ann Arbor

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 기사에서는 캡슐화 된 세포 골격 단백질로 거대한 unilamellar 소포를 신속하게 생산하기위한 간단한 방법을 소개합니다. 이 방법은 감금 및 세포골격-막 상호작용에서 세포골격 구조의 상향식 재구성에 유용한 것으로 입증된다.

초록

거대한 unilamellar vesicles (GUVs)는 생물학적 막의 모델로 자주 사용되므로 시험관 내에서 막 관련 세포 과정을 연구하는 데 훌륭한 도구입니다. 최근 몇 년 동안, GUV 내의 캡슐화는 세포 생물학 및 관련 분야의 재구성 실험에 유용한 접근법임이 입증되었습니다. 그것은 기존의 생화학 적 재구성과는 달리 살아있는 세포 내부의 감금 조건을 더 잘 모방합니다. GUV 내부에 캡슐화하는 방법은 구현하기가 쉽지 않은 경우가 많으며 성공률은 실험실마다 크게 다를 수 있습니다. 더 복잡한 단백질 시스템을 캡슐화하는 데 성공한 것으로 입증 된 한 가지 기술을 연속 액적 인터페이스 교차 캡슐화 (cDICE)라고합니다. 여기에서, 높은 캡슐화 효율로 GUVs에 세포골격 단백질을 신속하게 캡슐화하기 위한 cDICE 기반 방법이 제시된다. 이 방법에서, 첫째, 지질-단층 액적은 지질/오일 혼합물에 관심있는 단백질 용액을 유화시킴으로써 생성된다. 회전하는 3D 인쇄 챔버에 첨가 된 후,이 지질 단층 액적은 챔버 내부의 물 / 오일 계면에서 두 번째 지질 단일층을 통과하여 단백질 시스템을 포함하는 GUV를 형성합니다. 이 방법은 GUV 내 캡슐화의 전반적인 절차를 단순화하고 프로세스 속도를 높여 지질 이중층 소포 내부의 네트워크 어셈블리의 동적 진화를 제한하고 관찰 할 수있게합니다. 이 플랫폼은 감금에서 세포 골격 - 막 상호 작용의 역학을 연구하는 데 편리합니다.

서론

지질 이중층 구획은 밀폐 된 유기 반응 및 막 기반 공정을 연구하기위한 모델 합성 세포 또는 약물 전달 응용 프로그램 ^1,2에서 캐리어 모듈로 사용됩니다. 정제된 성분을 이용한 상향식 생물학은 단백질과 지질 ^3,4와 같은 생체분자 사이의 특성과 상호작용을 탐구하기 위해 최소한의 실험 시스템을 필요로 한다. 그러나 현장의 발전과 함께 생물학적 세포의 조건을 더 잘 모방하는보다 복잡한 실험 시스템에 대한 필요성이 증가하고 있습니다. GUVs에서의 캡슐화는 변형가능하고 선택적으로 투과가능한 지질 이중층 및 제한된 반응 공간을 제공함으로써 이러한 세포 유사 특성 중 일부를 제공할 수 있는 실용적인 접근법이다. 특히, 합성 세포의 모델로서 세포골격계의 시험관내 재구성은 막 구획⁵에 캡슐화함으로써 이익을 얻을 수 있다. 많은 세포골격 단백질은 세포막에 결합하고 상호작용한다. 대부분의 세포골격 어셈블리는 세포 전체에 걸쳐 있는 구조를 형성하기 때문에, 그 형상은 세포 크기의 감금⁶에 의해 자연적으....