Method Article
نبدي التجمع وتطبيق جهاز الجزيئية النطاق مدعوم من البروتين topoisomerase. وبناء عبارة عن مستشعر الحيوية الجزيئية التي تصف نوعان رئيسيان من فواصل الحمض النووي في أقسام الأنسجة عن طريق ربط two fluorophores مختلفة لتحقيق غاياتهم.
طبيعيا الحيوية الجزيئية آلات العمل في كل خلية حية وعرض مجموعة متنوعة من تصاميم 1-6. بعد تطوير مراكز صناعية آلات جزيئية على أجهزة قادرة على الحركة الاتجاه ، أي المحركات الجزيئية ، وعلى أجزاء مصغرة من الميكانيكية (العجلات ، الخ axels المعلقات ، و) 7-9. هذا يقلد آلات الكلي ، على الرغم من أن الخصائص الفيزيائية الأساسية لهذه الأجهزة ، مثل الجمود والحفاظ على الزخم ، ليست صالحة للاستعمال في البيئات nanoworld 10. ويمكن لتصاميم بديلة ، والتي لا تتبع مخططات macromachines الميكانيكية واستخدام الآليات المتقدمة في تطور الجزيئات البيولوجية ، والاستفادة من الشروط المحددة للnanoworld. الى جانب ذلك ، التكيف مع الجزيئات البيولوجية الفعلية لأغراض تصميم نانو يقلل المخاطر المحتملة لمنتجات تكنولوجيا النانو قد تشكل. نحن هنا لشرح التجمع وتطبيق واحد بناء الحيوية مكن من هذا القبيل ، كماEMI - الجزيئية الاصطناعية الجهاز الذي يجمع بين جهاز طبيعيا مع مكونات جزيئية اصطناعية. من وجهة نظر علم الإنزيمات ، وبناء لدينا هو مصمم الفلورسنت انزيم الركيزة المعقدة وضعت معا لأداء وظيفة محددة مفيدة. هذا التجمع هو تعريف الجهاز الجزيئي ، كما يحتوي على واحد 12. حتى الآن ، والتكامل مع الجزء هندسيا -- دبوس الشعر المزدوج فلوري -- إعادة توجهها إلى مهمة جديدة من الحمض النووي من التلف العلامات 12.
بناء تجمع لدينا من أصل 32 - DNA مير وtopoisomerase الوقس أنا انزيم (VACC TOPO). الجهاز ثم يستخدم المواد الخاصة بها الى افتعال حدتين كاشف fluorescently المسمى (الشكل 1). واحدة من وحدات (مخضر) يحمل VACC TOPO المرفقة تساهميا ل3'end وحدة أخرى (أحمر مضان) هو منعطف حاد الحرة مع 3'OH المحطة. وحدات قصيرة الأجل ويحشدوا بسرعة مرة أخرى إلى بناء الأصلي ، الذي recleaves في وقت لاحق.في غياب الحمض النووي فواصل هاتين الوحدتين منفصلة religate باستمرار وبطريقة دورية. في أقسام الأنسجة مع الحمض النووي من التلف ، وحدة للكشف عن topoisomerase الحاملة تعلق الحمض النووي بشكل انتقائي للفواصل حادة مع 5'OH العضوية (من النوع الثاني الدناز فواصل) 11،12 ، ووضع العلامات fluorescently لهم. الثانية ، انزيم خالية القاسي تشكلت بعد قليل النوكليوتيد الانقسام ، وسوف ligate لكسر 5'PO كليلة العضوية 4 (I - الدناز نوع فواصل) 11،12 ، إذا T4 يغاز الحمض النووي موجود في حل 13،14. عند إضافة T4 يغاز الحمض النووي لقسم الأنسجة أو محلول يحتوي على الحمض النووي مع فواصل حادة العضوية 5'PO 4 ، يغاز يتفاعل مع الحمض النووي تنتهي 5'PO 4 ، وتشكيل شبه مستقرة انزيم الدنا المجمعات. سوف دبابيس الشعر كليلة العضوية تتفاعل مع هذه المجمعات الافراج يغاز دبابيس الشعر ، وربط تساهميا إلى الحمض النووي ، وبالتالي وضع العلامات 5'PO 4 فواصل الحمض النووي كليلة العضوية.
هذا التطور تجسد نهجا جديدا لعملية ال(ه) من تصميم الآلات الجزيئية ويوفر جهاز استشعار مفيدة للكشف عن الخلايا والحمض النووي الضرر في الخلايا والأنسجة الثابتة.
وينبغي أن تكون على استعداد للكشف عن أجزاء الجهاز المستندة الجزيئية أولا لأن إعدادها وقتا أكثر من تجميع الجهاز الجزيئي. وبناء يعمل بشكل جيد مع 5 أبواب 6μm سميكة من قطع بارافورمالدهيد الثابتة ، وكتل البارافين جزءا لا يتجزأ من النسيج. استخدام العلامات التجارية الشريحة التي تحتفظ المقاطع أيضا ، مثل الشرائح ProbeOn زائد واتهم precleaned (فيشر العلمي) أو ما شابه ذلك. نوصي به لأول مرة في الأنسجة مع نمط معروف من الحمض النووي من التلف الذي يحتوي على كل الدناز I - II الدناز وفواصل من نوع ، مثل ديكساميثازون الفئران المعالجة أفكارك التوتة 13،14.
1. إعداد الأبواب
2. آلات التجمع الجزيئي
يتم تحجيم كل الكواشف لحجم إجمالي 25 ميكرولتر ، وهو ما يكفي للكشف عن واحد في المقطع حجم الأنسجة المتوسط (10x10mm). ويمكن تحجيمها ورفع الصوت حسب الحاجة.
|
3. باستخدام الآلات الجزيئية في أقسام الأنسجة ل5'OH التسمية المزدوجة وفواصل الحمض النووي 5'PO4
4. ممثل النتائج
الشكل 1. شبه آلة جزيئية اصطناعية يكشف نوعين منالحمض النووي من التلف في الموقع. الجهاز الفلورسنت الذاتي عندما تجمع VACC TOPO بربط القاسي مزدوجة - 32 - سورمير. يبدأ تشغيل الجهاز عن طريق تقسيم نفسها إلى وحدات للكشف عن يومين عبر topoisomerase صنع قطع في نهاية 3 'من تسلسل الاعتراف. هذه النتائج في عملية دورية حيث وحدة FITC المسمى يفصل باستمرار وreligates العودة إلى الوحدة ، رودامين المسمى. استمر ذلك حتى يتم كسر اجه الحمض النووي للكشف. عندما يكون هذا متقبل البديلة (DNA 5'OH نهاية حادة كسر) موجود في قسم الأنسجة ، فإن الجزء FITC ligate إليه. والجزء المتبقي رودامين نعلق على 5 'فواصل الحمض النووي ص 4 نهاية صريحة مع مساعدة من الحمض النووي يغاز T4. وبالتالي ، يتم الكشف في وقت واحد كلا النوعين من فواصل الحمض النووي.
الشكل 2. تسميات آلة الجزيئية المزدوجة نوعين من فواصل الحمض النوويفي مقطع من أنسجة الغدة الصعترية ديكساميثازون المعاملة. فواصل الحمض النووي كليلة العضوية للالدناز يتم الكشف عن الدناز I - II - واكتب في المناطق القشرية التوتة تمر موت الخلايا المبرمج. مضان هيولي خضراء (DNA 5'OH فواصل) علامات الضامة القشرية هضم المواد النووية من thymocytes أفكارك. ويتم إنتاج هذه الإشارة التي TOPO VACC ، ويموضع لphagolysosomes مع الحمض النووي يحتوي على 5'OH مزدوج الجديلة 11،12. مضان أحمر (4 5'PO فواصل) تسميات نوى thymocytes أفكارك لا اجتاحت بواسطة الضامة. أعداد هائلة من الخلايا في وقت واحد thymocytes الخضوع يرافقه جيل من 4 فواصل المزدوج حبلا 5'PO ، التي تصور يغاز المستندة إلى وضع العلامات. وتقع هذه الانقطاعات على هامش النووية ، وتشكيل عصابة على شكل أنماط. جميع النوى الخلوية هي التي تصور counterstaining مع دابي (الأزرق مضان).
في هذا الفيديو ، ونحن لشرح كيفية تجميع واستخدام الحمض النووي الوسم المزدوج استشعار الضرر. المجس هو آلة جزيئية مدفوعا الحيوية الجزيئية المحرك ، وهو فيروس ترميز TOPO VACC البروتين المرتبط مع مكونات اصطناعية. وقدم مثالا على تطوير نهج الحيوي الذي مكن دعاة تكييف الهياكل البيولوجية ، وأبنية وقطع الغيار والمكونات الفعلية للخلايا في تصميم الأجهزة غير سامة 12،15 المستوى الجزيئي. هذا النهج على حل مسألتين الأصيل في مجال nanosensors في الجسم الحي : 1. صعوبة اتخاذ موحدة حقا واستنساخه نانو يبني باستخدام مواد متناهية الصغر التقليدية ؛ و 2. سمية المحتملة ، وتفاعلية عالية من الجزيئات البيولوجية ، وغيرها من المواد متناهية الصغر nanoprobes عالية المشرد. ويدمج جهاز استشعار طبيعيا مع المكونات الجزيئية الاصطناعية التي يعاد توجيهها إلى وظيفة جديدة من الحمض النووي من التلف الوسم. نتاج هذا الاندماج هو ذاتهMI - الاصطناعية آلة الجزيئية التي تستهدف مهمة جديدة. في حين يتم استخدامها بشكل متكرر topoisomerases ، polymerases والآلات الأخرى الأنزيمية في الأبحاث البيوكيميائية ، لا يتم دمجها مع المكونات المهندسة في التجمعات الجزيئية الفردية. وبالتالي في استخدام روتين حياتهم ، لا يتم توظيفهم في الأجهزة شبه اصطناعية 12.
هنا نبين كيفية استخدام أجهزة الاستشعار في النسيج تنسيق المقطع لوصفها المتزامن لالدناز I - II - والدناز نوع فواصل. في الوقت الحاضر لا توجد وسائل أخرى متاحة لتنفيذ مثل هذا الكشف في وقت واحد مزدوج.
الدناز I - II الدناز وفواصل من نوع هي علامات مهمة من تطور موت الخلايا ، ووضع العلامات على وجه التحديد المراحل أفكارك الذاتية الحكم الذاتي وأكلة 11،16. المجس هو إضافة مفيدة إلى ترسانة البحوث الطبية الحيوية تتعامل مع كشف وتوصيف مفصل لموت الخلايا المبرمج.
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
وأيد هذا البحث من خلال منحة R01NS062842 من المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية والمعاهد الوطنية للصحة (الليبرالي) ، ومنح R21 NS064403 من المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية والمعاهد الوطنية للصحة من خلال الأذربيجانية (الليبرالي) و R21 EB006301 المعهد الوطني للتصوير الطبية الحيوية والهندسة الحيوية والمعاهد الوطنية للصحة (الليبرالي).
5' - GC AAG GGA CCT F GCA GGT CCC ACG TTA CAT R في فريق التنسيق العالمي TT - 3 '؛ F -- FITC - DT ؛ R -- Tetramethylrhodamine - DT. ويمكن استخدام غيرها الحمراء تحولت fluorophores مثل TR BODIPY ، رودامين أو طمره بدلا من tetramethylrhodamine كما R.
بدلا من ذلك يمكنك استخدام قليل النوكليوتيد 2 -- واحد مزدوج مع دبوس الشعر المسمى فلوريسئين (للكشف عن نوع واحد من فواصل الحمض النووي (الدناز II - نوع فقط) التحقيق المفرد fluorophore الحاملة هو أقل كلفة بكثير ومريحة كلما واحد نوع من الحمض النووي هو كسر ليكون المسمى : 5' - GC AAG GGA CCT F GCA GGT TTA CCC ACG CAT ATG CGT T - 3 '؛ F -- FITC - DT
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved