Aktin ve Mikrotübül Eşleşme Dinamiğinin In Vitro Total İç Yansıma Floresan (TIRF) Mikroskobu ile Görselleştirilmesi
Özet
Bu protokol, in vitro toplam iç floresan (TIRF) mikroskopi testi kullanarak dinamik aktin ve mikrotübülleri görselleştirmek için bir kılavuzdur.
Abstract
Geleneksel olarak, aktin ve mikrotübül sitoiskeletleri, belirli hücresel bölgeler veya süreçlerle sınırlı ayrı varlıklar olarak incelenmiş ve her polimer için benzersiz olan farklı bağlayıcı protein paketleri tarafından düzenlenmiştir. Birçok çalışma, her iki sitoiskelet polimerinin dinamiklerinin iç içe geçtiğini ve bu çapraz konuşmanın çoğu hücresel davranış için gerekli olduğunu göstermektedir. Aktin-mikrotübül etkileşimlerinde yer alan bir dizi protein zaten tanımlanmıştır (yani, Tau, MACF, GAS, forminler ve daha fazlası) ve yalnızca aktin veya mikrotübüller açısından iyi karakterize edilmiştir. Bununla birlikte, nispeten az sayıda çalışma, her iki polimerin dinamik versiyonlarıyla aktin-mikrotübül koordinasyonunun tahlillerini göstermiştir. Bu, aktin ve mikrotübüller arasındaki acil bağlantı mekanizmalarını tıkayabilir. Burada, toplam bir iç yansıma floresan (TIRF) mikroskopi tabanlı in vitro sulandırma tekniği, hem aktin hem de mikrotübül dinamiklerinin tek bir biyokimyasal reaksiyondan görselleştirilmesine izin verir. Bu teknik, aktin filament veya mikrotübüllerin polimerizasyon dinamiklerini ayrı ayrı veya diğer polimerin varlığında korur. Ticari olarak temin edilebilen Tau proteini, klasik bir sitoiskelet çapraz bağlama proteininin varlığında aktin-mikrotübül davranışlarının nasıl değiştiğini göstermek için kullanılır. Bu yöntem, bireysel düzenleyici proteinlerin tek filamentlerin veya daha yüksek dereceli komplekslerin çözünürlüğünde aktin-mikrotübül dinamiklerini nasıl koordine ettiğine dair güvenilir fonksiyonel ve mekanik bilgiler sağlayabilir.
Introduction
Tarihsel olarak, aktin ve mikrotübüller, her biri kendi düzenleyici proteinleri, dinamik davranışları ve farklı hücresel konumları olan ayrı varlıklar olarak görülmüştür. Bol miktarda kanıt, aktin ve mikrotübül polimerlerinin, göç, mitotik iğ konumlandırma, hücre içi taşıma ve hücre morfolojisi 1,2,3,4 dahil olmak üzere çok sayıda hücre işlemini yürütmek için gerekli olan fonksiyonel çapraz konuşma mekanizmalarına girdiğini göstermektedir. Bu örneklerin altında yatan çeşitli koordineli davranışlar, bağlantı faktörlerinin, sinyallerin ve fiziksel özelliklerin karmaşık bir dengesine bağlıdır. Bununla birlikte, bu mekanizmaları destekleyen moleküler detaylar hala büyük ölçüde bilinmemektedir, çünkü çoğu çalışma 1,2,5 seferde tek bir sitoiskelet polimerine odaklanmaktadır.
Aktin ve mikrotübüller 6,7,8 ile doğrudan etkileşime girmez. Hücrelerde görülen aktin ve mikrotübüllerin koordineli dinamiklerine ek faktörler aracılık eder. Aktin-mikrotübül çapraz hareketini düzenlediği düşünülen birçok protein tanımlanmıştır veaktiviteleri tek başına sitoiskelet polimeri 1,2 ile ilgili olarak iyi karakterize edilmiştir. Artan kanıtlar, bu tek polimer yaklaşımının, aktin-mikrotübül eşleşme olaylarını 7,8,9,10,11,12,13 sağlayan bazı proteinlerin / komplekslerin ikili işlevlerini gizlediğini göstermektedir. Her iki polimerin de mevcut olduğu deneyler nadirdir ve genellikle tek bir dinamik polimer ve diğer 6,8,9,10,11,14,15,16,17,18’in statik stabilize edilmiş versiyonuna sahip mekanizmaları tanımlar. . Bu nedenle, aktin-mikrotübül koordine proteinlerinin ortaya çıkan özelliklerini araştırmak için yöntemlere ihtiyaç vardır, bu da sadece her iki dinamik polimeri kullanan deneysel sistemlerde tam olarak anlaşılabilir.
Doğrudan protein etiketleme yaklaşımları, genetik olarak kodlanmış afinite etiketleri ve toplam iç yansıma floresan (TIRF) mikroskobu kombinasyonu, biyomimetik sulandırma sistemlerinde büyük bir başarı ile uygulanmıştır 19,20,21,22,23. Birçok aşağıdan yukarıya şema, hücrelerdeki proteinleri düzenleyen tüm faktörleri içermez. Bununla birlikte, “kapak camı üzerinde biyokimya” teknolojisi, polimer montajı veya sökülmesi için gerekli bileşenler ve motor protein hareketi 5,12,23,24,25,26,27 dahil olmak üzere yüksek mekansal ve zamansal ölçeklerde birçok aktin ve mikrotübül dinamiği mekanizmasını rafine etmiştir. . Burada in vitro aktin-mikrotübül kuplajını araştırmak için minimal bileşenli tek filament yaklaşımı açıklanmaktadır. Bu protokol, ticari olarak temin edilebilen veya yüksek oranda saf saflaştırılmış proteinler, floresan olarak etiketlenmiş proteinler, perfüzyon odaları ile kullanılabilir ve hücre ekstraktları veya sentetik sistemler içeren daha karmaşık şemalara genişletilebilir. Burada, ticari olarak temin edilebilen Tau proteini, bir aktin-mikrotübül eşleşme proteininin varlığında sitoiskelet dinamiklerinin nasıl değiştiğini göstermek için kullanılır, ancak diğer varsayılan aktin-mikrotübül koordinasyon faktörlerinin yerine geçebilir. Bu sistemin diğer yaklaşımlara göre en büyük avantajı, bir reaksiyonda çoklu sitoiskelet polimerlerinin dinamiklerini aynı anda izleme yeteneğidir. Bu protokol ayrıca kullanıcılara sitoiskelet polimerlerindeki değişiklikleri ölçmek için örnekler ve basit araçlar sunar. Böylece, protokol kullanıcıları, çeşitli düzenleyici proteinlerin aktin-mikrotübül dinamiklerini nasıl koordine ettiğinin altında yatan mekanizmaları tanımlamak için güvenilir, kantitatif, tek filament çözünürlüklü veriler üretecektir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Görselleştirilmiş saflaştırılmış proteinler için toplam iç yansıma floresan (TIRF) mikroskobunun kullanılması, sitoiskelet regülasyonunun benzersiz mekanizmalarını incelemek için verimli ve zorlayıcı bir yaklaşım olmuştur 5,23,24,25,26,27,35. Geleneksel biyokimyasal analizlerle karşılaştırıldığında, TIRF reaksiyonları çok küçük hacimler (50-100 μL) gerektirir ve sitoiskelet dinamiklerinin nicel ölçümleri bireysel bir tahlilden toplanabilir. Sitoiskelet dinamiği üzerine yapılan çalışmaların çoğu, tek bir polimer sistemine (yani, aktin filamentleri veya mikrotübüller) odaklanır, bu nedenle tipik olarak hücrelerde görülen aktin filamentleri ve mikrotübüller arasındaki çapraz konuşma veya ortaya çıkan davranışların ayrıntılı ölçümleri, test tüpünde özetlenmesi zor ve zor kalmıştır. Bu sorunu çözmek için, bu protokol, aynı biyokimyasal reaksiyonda dinamik aktin ve mikrotübül polimerlerinin doğrudan görselleştirilmesini sağlayan tek filamentli bir TIRF mikroskopi sistemini tanımlamaktadır. Böylece, bu yöntem tek başına aktin filamentlerinin veya mikrotübüllerin dinamik davranışını özetleyen geleneksel testlerin ötesine geçer. Bu teknik, bir sitoiskelet bağlantı faktörünün varlığında birkaç dinamik özelliğin nasıl değiştiğine bir örnek olarak Tau ile de gerçekleştirildi. Bu protokol, MACF, GAS, forminler ve daha fazlası dahil (ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere) aktin veya mikrotübül dinamiklerini koordine ettiği bilinen veya şüphelenilen ek proteinlerle kullanılabilir. Son olarak, sağlanan örnek analizler, bu protokolle elde edilen verileri ölçmek için bir rehber olarak kullanılabilir.
“Görmek inanmaktır”, mikroskopi tabanlı tahliller yapmak için zorlayıcı bir nedendir. Bununla birlikte, TIRF mikroskopi deneylerinin yürütülmesinde ve yorumlanmasında dikkatli olunması gerekmektedir. Sitoiskelet birlikte montaj testlerinin en büyük zorluklarından biri, yaygın olarak kullanılan birçok görüntüleme koşulunun her polimerle uyumlu olmamasıdır. Mikrotübüller ve aktin tipik olarak polimerizasyon için farklı tampon, sıcaklık, tuz, nükleotid ve konsantrasyon gereksinimlerine sahiptir. Aktin, tübülin, ilgili düzenleyici proteinler ve bu protokolde kullanılan tamponlar donma-çözülme döngülerine duyarlıdır. Bu nedenle, bu protokolü başarılı bir şekilde yürütmek için proteinlerin ve tamponların dikkatli bir şekilde kullanılması gerekir. Bu endişelerin çoğunu hafifletmek için, taze geri dönüştürülmüş tübülin (<6 hafta boyunca dondurulmuş) kullanılması ve ultrasantrifüjleme yoluyla dondurulmuş / yeniden askıya alınmış aktinlerin önceden temizlenmesi şiddetle tavsiye edilir. Bu hususlar, bu prosedürle değerlendirilecek sayısız düzenleyici protein için de geçerlidir; bunlar donma-çözülme döngülerine veya tampon tuzlarının konsantrasyonuna duyarlı olabilir 5,11,36.
Ne yazık ki, deneysel ödünleşimler olmadan tek bedene uyan tüm tamponlar mevcut değildir. Daha düşük konsantrasyonlu proteinler için daha fazla hacim elde etmek için, ATP ve GTP 2x TIRF tampon çözeltisine dahil edilebilir (Şekil 1C). Bununla birlikte, bu nükleotidler donma-çözülme döngülerine karşı son derece hassas olduklarından, tavsiye edilmez. Burada kullanılan oksijen süpürücü bileşikler (yani, katalaz ve glikoz-oksidaz), proteinleri uzun süre (dakikalar ila saatler) görselleştirmek için gereklidir, ancak mikrotübül polimerizasyonunu yüksek konsantrasyonlarda kısıtladığı bilinmektedir5. Bu tampon hususlarla ilgili olarak, bu protokolün bir sınırlaması, bazı kanonik mikrotübül ile ilişkili düzenleyici proteinlerin, hücrelerde bulunan işlevleri veya tahlilleri tek başına mikrotübülleri kullanarak (aktin olmadan) özetlemek için az ya da çok tuz gerektirebilmesidir. Bu endişeleri gidermek için tuzun doğasını veya konsantrasyonunu değiştirmek, aktin filament polimerizasyon oranlarını ve / veya mikrotübül dinamiklerinin parametrelerini muhtemelen etkileyecektir. Çoklu tanımlayıcı parametrelerin ölçümleri (minimum, çekirdeklenme, uzama oranları ve stabilite) (Şekil 3), protokol başarısını doğrulamak veya spesifik tamponların veya düzenleyici proteinlerin etkilerini açıkça belgelemek için gereklidir. Örneğin, çok fazla aktin filament polimerizasyonu, aktin-mikrotübül eşleşme olaylarını saniyeler içinde gizleyebilir. Sonuç olarak, aktinin genel konsantrasyonunu düşürerek veya aktin nükleasyonunu (yani profilin) baskılamak için ek proteinler ekleyerek deneysel koşullara ince ayar yapmak, koordineli aktin-mikrotübül aktivitelerinin açıkça görülebildiği genel süreyi uzatacaktır. Bu önkoşulları ele alan denetimler ve teknik çoğaltmalar (birden çok görüş alanının ötesinde), kullanıcıların güvenilir ve yeniden üretilebilir sonuçlar üretmesi için kritik öneme sahiptir.
Hücre bazlı çalışmalar, doğrudan protein-protein ilişkilerini veya düzenleyici komplekslerin etkisini gözlemlemek için sınırlı fırsat sağlar. Buna karşılık, in vitro tahlillerden toplanan mekanizmaların bazıları her zaman hücrelerde görülen proteinlerin kesin davranışlarını yansıtmaz. Bu klasik biyokimyacı ikilemi bu tekniğin gelecekteki uygulamalarında spesifik modifikasyonlarla ele alınabilir. Örneğin, fonksiyonel floresan olarak etiketlenmiş kuplaj proteinlerinin eklenmesi, bu yöntemi tek filament çalışmalarından tek moleküllü çalışmalara genişletir. Tahliller, hücre benzeri fenomenleri özetlemek için gereken “eksik” bilinmeyen anahtar faktörleri ekleyebilecek hücre ekstraktlarını kullanmak için daha da değiştirilebilir. Örneğin, maya veya Xenopus ekstraktlarını kullanan TIRF bazlı testler, kontraktil aktomiyozin halkaları 37, mitotik iğler 26,38, aktin veya mikrotübül düzeneğinin bileşenleri39,40 ve hatta sentrozom ve kinetochores 36,41,42,43’teki dinamikleri yeniden yapılandırmıştır. . Dahası, bu tür sistemler, lipitlerin veya sinyal faktörlerinin mevcut olduğu yapay hücre sistemlerine giden yolu açabilir44,45,46.
Açıklamalar
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Marc Ridilla’ya (Repair Biotechnologies) ve Brian Haarer’e (SUNY Upstate) bu protokol hakkındaki yararlı yorumları için minnettarım. Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri (GM133485) tarafından desteklenmiştir.
Materials
| 1% BSA (w/v) | Fisher Scientific | BP1600-100 | For this purpose (blocking TIRF chambers), BSA is resuspended in ddH20 and filtered through a 0.22 µm filter. |
| 1× BRB80 | Homemade | 80 mM PIPES, 1 mM MgCl2, 1 mM EGTA, pH 6.8 with KOH | |
| 10 mg/mL (1000 U) glucose oxidase | Sigma Aldrich Inc, St. Louis, MO | G2133-50KU | Combined with catalase, aliquot and store at -80 oC until use |
| 100 µM tubulin | Cytoskeleton Inc, Denver, CO | T240 | Homemade tubulins should be recycled before use to remove polymerization-incompetent tubulin (Hyman et al. (1992)29; Li and Moore (2020)30). Commercially available tubulins are often too dilute to recycle, but function well if resuspended according to manufacturer’s instructions and pre-cleared via ultracentrifugation (278,000 × g) for 60 min, before use. |
| 100 mM ATP | Gold Biotechnology Inc, Olivette, MO | A-081 | Resuspended in ddH20 (pH 7.5) and filter sterilized. |
| 100 mM GTP | Fisher Scientific | AC226250010 | Resuspended in 1× BRB80 (pH 6.8) and filter sterilized. |
| 120-150 mW solid-state lasers | Leica Microsystems | 11889151; 11889148 | |
| 2 mg/mL catalase | Sigma Aldrich Inc, St. Louis, MO | C40-100 | Combined with glucose oxidase, aliquot and store at -80 oC until use |
| 2× TIRF buffer | Homemade | 2× BRB80, 100 mM KCl, 20 mM DTT, 80 mM glucose, 0.5% (v/v) methylcellulose (4,000 cp); Note: 1 µL of 0.1M GTP and 1 µL of 0.1M ATP added separately to TIRF reactions to avoid repeated freeze-thaw cycles. | |
| 24 × 60 mm, #1.5 coverglass | Fisher Scientific, Waltham, MA | 22-266882 | Coverglass must be extensively washed before use (Smith et al. (2014)22) |
| 37 oC heatblock | |||
| 37 oC water bath | |||
| 5 mg/mL Streptavidin (600x stock) | Avantor, Philadelphia, PA | RLS000-01 | Resuspended in Tris-HCl (pH 8.8); dilute the aliquot to 1× in HEK buffer on day of use |
| 5 min Epoxy resin and hardener | Loctite, Rocky Hill, CT | 1365736 | Combined resin and hardener may take up to 30 min to cure. |
| 50% biotinylated-GpCpp microtubule seeds | Cytoskeleton Inc; Homemade | T333P | (optional) GppCpp or Taxol stabilized microtubule seeds can more efficiently mediate microtubule polymerization. Taxol and GppCpp stabilize microtubules in different ways that can affect the microtubule lattice structure and ability of certain regulatory proteins to bind to the stabilized portion of the microtubule. A method to make diverse kinds of microtubule seeds is outlined in Hyman et al. (1992). |
| 70 oC incubator | |||
| Actin mix stock | Homemade; this protocol | A 12.5 µM actin mix comprised of labeled (fluorescent and biotinylated) and unlabeled actin for up to six reactions. 2 µL of stock is used in the final TIRF reaction. The final concentration of actin used in each reaction is 0.5 µM (10% Alexa-647; 0.09% biotin-labeled). | |
| Appropriate buffer controls | Homemade | Combination of buffers from all proteins being assessed | |
| Biotin-PEG-silane (MW 3,400) | Laysan Bio Inc | biotin-PEG-SIL-3400 | Dispensed into 2-5 mg aliquots, backfilled with nitrogen, parafilmed closed, and stored at -20 oC with desiccant until use |
| Biotinylated actin | Cytoskeleton Inc; Homemade | AB07 | Biotin-actin is made by labeling on lysine residues and thus assumed to be at least 100% labeled, but varies with different lots/preparations. Optimal biotinylated actin concentrations must be empirically determined for particular uses/experimental designs. Higher concentrations permit more efficient tracking, but may impede polymerization or interactions with regulatory proteins. Here a small percentage (0.09% or 900 pM) biotinylated actin is present in the final TIRF reaction. |
| Dishsoap | Dawn, Procter and Gamble, Cincinnati, OH | For unknown reasons, the blue version cleans coverslips more efficiently than other available colors. | |
| Dry ice | |||
| FIJI Software | www.https://imagej.net/software/fiji/downloads | Schneider et al. (2012)31. | |
| Fluorescently labeled actin | Cytoskeleton Inc; Homemade | AR05 | Homemade fluorescently labeled actin is stored in G-buffer supplemented with 50% glycerol at -20 oC (Spudich et al. (1971)47; Liu et al. (2022)48). Fluorescently labeled actin is dialyzed against G-buffer and precleared via ultracentrifugation for 60 min at 278,000 × g before use. |
| Fluorescently labeled tubulin | Cytoskeleton Inc | TL488M, TLA590M, TL670M | Resuspended in 20 µL 1× BRB80 (10 µM final concentration) and pre-cleared via ultracentrifugation (278,000 × g) for 60 min, before use. |
| G-buffer | Homemade | 3 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.2 mM CaCl2, 0.5 mM DTT, 0.2 mM ATP | |
| HEK Buffer | Homemade | 20 mM HEPES (pH 7.5), 1 mM EDTA (pH 8.0), 50 mM KCl | |
| Ice | |||
| Ice bucket | |||
| Imaging chambers | IBIDI, Fitchburg, WI | 80666 | Order chambers with no bottom to utilize different coverslip coatings |
| iXon Life 897 EMCCD camera | Andor, Belfast, Northern Ireland | 8114137 | |
| LASX Premium microscope software | Leica Microsystems | 11640611 | |
| Methylcellulose (4,000 cp) | Sigma Aldrich Inc | M0512 | |
| Microscope base equipped with TIRF module | Leica Microsystems, Wetzlar, Germany | 11889146 | |
| mPEG-silane (MW 2,000) | Laysan Bio Inc, Arab, AL | mPEG-SIL-2000 | Dispensed into 10-15 mg aliquots, backfilled with nitrogen, parafilmed closed, and stored at -20 oC with desiccant until use |
| Objective heater and heated stage insert | OKO labs, Pozzioli, Italy | 8113569 | Set temperature controls to 35-37 oC. Use manufacturer suggestions for accurate calibration. |
| Perfusion pump | Harvard Apparatus, Holliston, MA | 704504 | A syringe and tubing can be substituted. |
| Petri Dish, 100 x 15 mm | Genesee Scientific, San Diego, CA | 32-107 | |
| Plastic slide mailer container | Fisher Scientific | HS15986 | |
| SA-S-1L-SecureSeal 0.12 mm thick | Grace Biolabs, Bend, OR | 620001 | Double-sided tape of precise manufactured dimensions is strongly recommended. |
| Small styrofoam container | Abcam, Cambridge, UK | Reused from shipping | |
| Small weigh boat | Fisher Scientific | 02-202-100 | |
| Spectrophotometer | |||
| Tau | Cytoskeleton Inc | TA01 | Three isoforms of Tau are present in the commercially available preparation of Tau. The concentration in this protocol was determined from the highest molecular weight band (14.3 µM, when resuspended per manufacturer’s recommendations with 50 µL of ddH20). |
| Temperature corrected 63× Plan Apo 1.47 N.A. oil immersion TIRF objective | Leica Microsystems | 11506319 | |
| Tubulin stock | Homemade; this protocol | A tubulin stock consisting of 7.2 µL recycled 100 µM unlabeled tubulin and 3 µL of 10 µM resuspended commercially available fluorescently labeled tubulin. One tubulin stock is used per reaction and thawed/stored on ice. The final concentration of free tubulin in each reaction is 15 µM (4% labeled). More than 15 µM tubulin will result in hyperstabilized (not dynamic) microtubules, whereas concentrations below 7.5 µM free tubulin do not polymerize well. Careful determination of protein concentration and handling is required. | |
| Unlabeled actin (dark) | Cytoskeleton Inc; Homemade | AKL99 | Actin nucleates are almost always present in commercially available (lyophilized) or frozen actins and contribute to variability in quantitative measurements (Spudich et al. (1971)47; Liu et al. (2022)48). Rabbit muscle actin is stored in G-buffer at -80 oC and precleared via ultracentrifugation for 60 min at 278,000 × g before use. Several actin stock solutions are made throughout the day (making no more than enough for six reactions at a time is strongly recommended). |
Referanslar
- Pimm, M. L., Henty-Ridilla, J. L. New twists in actin-microtubule interactions. Molecular Biology of the Cell. 32 (3), 211-217 (2021).
- Dogterom, M., Koenderink, G. H. Actin-microtubule crosstalk in cell biology. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 20 (1), 38-54 (2019).
- Etienne-Manneville, S. Actin and microtubules in cell motility: which one is in control. Traffic. 5 (7), 470-477 (2004).
- Rodriguez, O. C., et al. Conserved microtubule-actin interactions in cell movement and morphogenesis. Nature Cell Biology. 5 (7), 599-609 (2003).
- Prezel, E., et al. TIRF assays for real-time observation of microtubules and actin coassembly: Deciphering tau effects on microtubule/actin interplay. Methods in Cell Biology. 141, 199-214 (2017).
- Griffith, L. M., Pollard, T. D. The interaction of actin filaments with microtubules and microtubule-associated proteins. The Journal of Biological Chemistry. 257 (15), 9143-9151 (1982).
- Henty-Ridilla, J. L., Rankova, A., Eskin, J. A., Kenny, K., Goode, B. L. Accelerated actin filament polymerization from microtubule plus ends. Science. 352 (6288), 1004 (2016).
- Elie, A., et al. Tau co-organizes dynamic microtubule and actin networks. Scientific Reports. 5 (1), 1-10 (2015).
- Preciado López, M., et al. Actin-microtubule coordination at growing microtubule ends. Nature Communications. 5 (1), 1-9 (2014).
- Oberhofer, A., et al. Molecular underpinnings of cytoskeletal cross-talk. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 117 (8), 3944-3952 (2020).
- Nakos, K., et al. Septins mediate a microtubule-actin crosstalk that enables actin growth on microtubules. bioRxiv. , (2022).
- Kučera, O., Gaillard, J., Guérin, C., Théry, M., Blanchoin, L. Actin-microtubule dynamic composite forms responsive active matter with memory. bioRxiv. , (2022).
- Kundu, T., Dutta, P., Nagar, D., Maiti, S., Ghose, A. Coupling of dynamic microtubules to F-actin by Fmn2 regulates chemotaxis of neuronal growth cones. Journal of Cell Science. 134 (13), 252916 (2021).
- Roth-Johnson, E. A., Vizcarra, C. L., Bois, J. S., Quinlan, M. E. Interaction between microtubules and the Drosophila formin Cappuccino and its effect on actin assembly. The Journal of Biological Chemistry. 289 (7), 4395-4404 (2014).
- Gaillard, J., et al. Differential interactions of the formins INF2, mDia1, and mDia2 with microtubules. Molecular Biology of the Cell. 22 (23), 4575-4587 (2011).
- Bartolini, F., et al. The formin mDia2 stabilizes microtubules independently of its actin nucleation activity. The Journal of Cell Biology. 181 (3), 523-536 (2008).
- Sider, J. R., et al. Direct observation of microtubule-F-actin interaction in cell free lysates. Journal of Cell Science. 112 (12), 1947-1956 (1999).
- Alkemade, C., et al. Cross-linkers at growing microtubule ends generate forces that drive actin transport. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 119 (11), 2112799119 (2022).
- Axelrod, D. Total internal reflection fluorescence microscopy in cell biology. Methods in Enzymology. 361, 1-33 (2003).
- Amann, K. J., Pollard, T. D. Direct real-time observation of actin filament branching mediated by Arp2/3 complex using total internal reflection fluorescence microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (26), 15009-15013 (2001).
- Al-Bassam, J. Reconstituting dynamic microtubule polymerization regulation by TOG domain proteins. Methods in Enzymology. 540, 131-148 (2014).
- Smith, B. A., Gelles, J., Goode, B. L. Single-molecule studies of actin assembly and disassembly factors. Methods in Enzymology. 540, 95-117 (2014).
- Wioland, H., Jégou, A., Romet-Lemonne, G. Celebrating 20 years of live single-actin-filament studies with five golden rules. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 119 (3), 2109506119 (2022).
- Ganzinger, K. A., Schwille, P. More from less – bottom-up reconstitution of cell biology. Journal of Cell Science. 132 (4), (2019).
- Mahamdeh, M., Howard, J. Implementation of interference reflection microscopy for label-free, high-speed imaging of microtubules. Journal of Visualized Experiments. (150), e59520 (2019).
- King, M. R., Petry, S. Phase separation of TPX2 enhances and spatially coordinates microtubule nucleation. Nature Communications. 11 (1), 270 (2020).
- Ramirez-Rios, S., et al. A TIRF microscopy assay to decode how tau regulates EB’s tracking at microtubule ends. Methods in Cell Biology. 141, 179-197 (2017).
- Smith, B. A., et al. Three-color single molecule imaging shows WASP detachment from Arp2/3 complex triggers actin filament branch formation. eLife. 2, 01008 (2013).
- Hyman, A. A., Salser, S., Drechsel, D. N., Unwin, N., Mitchison, T. J. Role of GTP hydrolysis in microtubule dynamics: information from a slowly hydrolyzable analogue GMPCPP. Molecular Biology of the Cell. 3 (10), 1155-1167 (1992).
- Li, G., Moore, J. K. Microtubule dynamics at low temperature: evidence that tubulin recycling limits assembly. Molecular Biology of the Cell. 31 (11), 1154-1166 (2020).
- Schindelin, J., et al. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).
- Pollard, T. D., Blanchoin, L., Mullins, R. D. Molecular mechanisms controlling actin filament dynamics in nonmuscle cells. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 29, 545-576 (2000).
- Kapoor, V., Hirst, W. G., Hentschel, C., Preibisch, S., Reber, S. MTrack: Automated detection, tracking, and analysis of dynamic microtubules. Scientific Reports. 9 (1), 3794 (2019).
- Willige, D., et al. Cytolinker Gas2L1 regulates axon morphology through microtubule-modulated actin stabilization. EMBO reports. 20 (11), (2019).
- Hirst, W. G., Kiefer, C., Abdosamadi, M. K., Schäffer, E., Reber, S. In vitro reconstitution and imaging of microtubule dynamics by fluorescence and label-free microscopy. STAR Protocols. 1 (3), 100177 (2020).
- Farina, F., et al. The centrosome is an actin-organizing centre. Nature Cell Biology. 18 (1), 65-75 (2016).
- Mishra, M., et al. In vitro contraction of cytokinetic ring depends on myosin II but not on actin dynamics. Nature Cell Biology. 15 (7), 853-859 (2013).
- Groen, A. C., Ngyuen, P. A., Field, C. M., Ishihara, K., Mitchison, T. J. Glycogen-supplemented mitotic cytosol for analyzing Xenopus egg microtubule organization. Methods in Enzymology. 540, 417-433 (2014).
- Pollard, L. W., Garabedian, M. V., Alioto, S. L., Shekhar, S., Goode, B. L. Genetically inspired in vitro reconstitution of Saccharomyces cerevisiae actin cables from seven purified proteins. Molecular Biology of the Cell. 31 (5), 335-347 (2020).
- Bergman, Z. J., Wong, J., Drubin, D. G., Barnes, G. Microtubule dynamics regulation reconstituted in budding yeast lysates. Journal of Cell Science. 132 (4), 219386 (2018).
- Inoue, D., et al. Actin filaments regulate microtubule growth at the centrosome. The EMBO Journal. 38 (11), (2019).
- Colin, A., Singaravelu, P., Théry, M., Blanchoin, L., Gueroui, Z. Actin-network architecture regulates microtubule dynamics. Current Biology. 28 (16), 2647-2656 (2018).
- Torvi, J. R., et al. Reconstitution of kinetochore and microtubule dynamics reveals a role for a kinesin-8 in establishing end-on attachments. bioRxiv. , (2022).
- Nguyen, P. A., et al. Spatial organization of cytokinesis signaling reconstituted in a cell-free system. Science. 346 (6206), 244-247 (2014).
- Abu Shah, E., Keren, K. Symmetry breaking in reconstituted actin cortices. eLife. 3, 01433 (2014).
- Vendel, K. J. A., Alkemade, C., Andrea, N., Koenderink, G. H., Dogterom, M. In vitro reconstitution of dynamic co-organization of microtubules and actin filaments in emulsion droplets. Cytoskeleton Dynamics. 2101, 53-75 (2020).
- Spudich, J. A., Watt, S. The regulation of rabbit skeletal muscle contraction. Biochemical studies of the interaction of the tropomyosin-troponin complex with actin and the proteolytic fragments of myosin. The Journal of Biological Chemistry. 246 (15), 4866-4871 (1971).
- Liu, X., Pimm, M. L., Haarer, B., Brawner, A. T., Henty-Ridilla, J. L. Biochemical characterization of actin assembly mechanisms with ALS-associated profilin variants. European Journal of Cell Biology. 101 (2), 151212 (2022).
- Pimm, M. L., Liu, X., Tuli, F., Lojko, A., Henty-Ridilla, J. L. Visualizing functional human profilin in cells and in vitro applications. bioRxiv. , (2021).
