Una sonda di forza diretta per la misura di integrazione meccanica tra il nucleo e il citoscheletro
Summary
In questo protocollo, descriviamo un metodo micropipetta per applicare direttamente una forza controllata al nucleo in una cellula vivente. Questo test permette di interrogatorio di proprietà meccaniche nucleari nella cellula viva, aderente.
Abstract
Le proprietà meccaniche del nucleo determinano la sua risposta a forze meccaniche generate nelle cellule. Poiché il nucleo è molecolarmente continuo con il citoscheletro, metodi sono necessari per sondare il suo comportamento meccanico in cellule aderenti. Qui, discutiamo la sonda di forza diretta (DFP) come strumento per applicare la forza direttamente al nucleo in una cellula aderente vivente. Noi attribuiamo una micropipetta stretta per la superficie nucleare con aspirazione. La micropipetta è traslata lontano il nucleo, che fa sì che il nucleo di deformare e tradurre. Quando la forza di ripristino è uguale alla forza di aspirazione, il nucleo si stacca e rilassa elasticamente. Poiché la pressione di aspirazione è noto con precisione, la forza sulla superficie nucleare è noto. Questo metodo ha rivelato che le forze su scala nanometrica sono sufficienti per deformare e tradurre il nucleo in cellule aderenti e identificati gli elementi del citoscheletro che consentono il nucleo resistere alle forze. La DFP può essere utilizzata per sezionare i contributi di componenti cellulari e nucleare nucleare proprietà meccaniche in cellule viventi.
Introduction
Patologie come il cancro coinvolgono alterazioni nucleare forma e struttura1,2, che sono generalmente accompagnati da un ‘addolcimento’ del nucleo3,4. Nucleare resistenza alla deformazione meccanica è stata caratterizzata generalmente applicando una forza di nuclei isolati5.
Il nucleo in cellule è molecolarmente collegato al citoscheletro dal Linker di Nucleoskeleton e citoscheletro (LINC) complesso6,7,8,9. Di conseguenza, il nucleo è integrato meccanicamente con il citoscheletro e, attraverso le adesioni cellula-substrato, la matrice extracellulare. Meccanicamente sondando il nucleo all’interno di cellule aderenti può fornire la comprensione in questa integrazione meccanica. Metodi per manipolare i nuclei in cellule viventi includono micropipetta aspirazione10,11e a forza atomica microscopia12,13,14. Recentemente abbiamo descritto una sonda di forza diretta (DFP) che si applica forze meccaniche direttamente sul nucleo in un vivente cellulari aderenti15.
Qui, descriviamo la procedura per l’utilizzo di un sistema di microiniezione che è comunemente disponibile in strutture di microscopia di applicare una forza meccanica di nano-scala nota, direttamente al nucleo in una cellula aderente. Un femtotip (punta della micropipetta diametro di 0,5 µm) è montato e collegato al sistema di microiniezione di un tubo. La punta, posizionata ad un angolo di 45° rispetto alla superficie della piastra di coltura, si abbassa fino a adiacente alla superficie nucleare. Il tubo viene quindi disconnesso e aperto all’atmosfera, che crea una pressione negativa di aspirazione sulla superficie nucleare e sigilla la punta della micropipetta contro la superficie nucleare. Attraverso la traduzione della punta della micropipetta, il nucleo è deformato e alla fine (a seconda della grandezza della forza applicata), staccato dalla micropipetta. Questo distacco si verifica quando le forze antagoniste (resiste), esercitate dal nucleo e cella, uguale la forza di aspirazione applicata dalla micropipetta. Analisi può essere effettuata misurando lo spostamento del nucleo, il ceppo di lunghezza (equazione 1), o il ceppo di zona (Figura 1A).
Protocol
Representative Results
Discussion
L’integrazione meccanica del nucleo con il citoscheletro di misura è una sfida per i metodi più attuali, ad esempio micropipetta aspirazione16, perché richiedono entrambi nuclei isolati (dove il nucleo è disaccoppiato dal citoscheletro) o nuclei in cellule sospese (dove le forze extracellulari, quali le forze di trazione, sono assenti). Vigore è stato applicato al nucleo applicando deformazione biassiale a aderente celle a una membrana17,18…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da NIH R01 EB014869.
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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