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用徕卡EM ACE600电子束对DNA进行甘油喷雾/铂金低角度旋转遮光

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生物学中,甘油喷雾/低角度旋转遮光 [1] 是和其他技术结合,将直径较小导致染色不足的结构可视化的准备技术。该方法常用于含有卷曲螺旋结构域的蛋白质或DNA的标本。

标本的制备分为为三个步骤。第一步,将悬浮在含 30 % 甘油和乙酸铵缓冲液中的标本小液滴喷洒到刚切开的洁净云母片表面。第二步,将样品转移到高真空蒸发器中:该仪器允许在低角度下,在样品表面沉积一层薄的电子致密物质(典型物质有Pt、W或Au等)。蒸发的物质主要聚集在凸起的样品表面,因此可提供染色。随后,在试样上蒸镀一层C覆盖层,以提供支撑。第三步,从云母上剥离形成的复型,并安装到EM网格上,在透射电子显微镜中检查。

使用有Pt/C和C电子束蒸发的 Leica EM ACE600 ,可以完全实现第二步的自动化:从样品被转移到高真空蒸发器的接收器至程序结束,仪器完全控制真空度、标本相对于金属/碳源的位置以及沉积材料的厚度。

序列编程

在制备过程中使用了两个电子枪,这两个电子枪都需要脱气,旨在避免在实际蒸发开始的瞬间,加热导致真空度大幅下降。无需两个后续的Pt/C和C脱气/泵送/蒸发循环,最好是先对两个电子枪脱气,然后泵送较长时间,以达到两种材料蒸发所需的良好工艺真空度。下面介绍实现此方法的自动化序列。在右端口上安装Pt/C枪,在左侧安装C枪。

物质

  • “脱气铂”物质定义为采用Pt标准设置,50 W脱气功率和120 s 的脱气时间。
  • “脱气碳”物质定义为采用C标准设置,75 W 脱气功率和 300 s 的脱气时间。
  • 采用与原材料相同的属性定义了“未脱气铂”和“未脱气碳”这两种物质,但脱气已禁用。

处理

  • “Pt/C脱气”处理旨在使Pt/C枪脱气,仅使用物质“脱气铂”编程。工艺设置为从 1.0 × 10–4 的压力开始,蒸发功率低至 30 W,靶向厚度为0.0 nm ,打开转移舱后立即终止。因此,载物定位的设置已超时。
  • “C脱气”处理旨在使C枪脱气,仅使用物质“脱气碳”编程。工艺设置为从 1.0 × 10–4 mbar的压力开始,蒸发功率低至 30 W,靶向厚度为 0.0 nm,打开转移舱后立即终止。因此,载物定位的设置已超时。
  • 采用以下设置设计了“Pt/C遮光”工艺:物质“未脱气铂”,靶功率100 W ,靶厚 2.0 nm ,真空度 < 2.5 × 10–5 mbar ,工作台倾斜(相对于枪5°) - 54°,最大工作距离且旋转5 (最大)。
  • 采用以下设置设计了“C覆盖”工艺:物质“未脱气碳”,靶功率 120 W,靶厚 6.0 nm ,真空度 < 2.5 × 10–5 mbar,工作台倾斜(相对于水平方向) 20°,最大工作距离且旋转5 (最大)。

序列

  • 编写了由“脱气Pt/C”、“脱气C”、“Pt/C遮光”、 和“C覆盖”组成的序列。

准备

实验前,彻底清洗Pt/C和C枪,按照说明书设置靶和丝。在真空室右侧端口上安装Pt/C枪,在左侧安装C枪。仪器采用LARS(低角度旋转遮光)载物台设置,石英晶体在侧位。

用(100 mmol/L乙酸铵, 30 %甘油, pH值7.6)喷雾缓冲液1∶20稀释130 µg/ml、长度为1,010碱基对(对应343 nm)的dsDNA 。使用 [1] 描述的喷涂装置将小液滴喷涂到新切开的尺寸约为2 × 2 mm的云母片上,用双面胶带固定在50 mm的圆形滤纸上。

喷洒完毕后,将滤纸上的样品迅速转移至准备好的徕卡 EM ACE600 上并抽真空。按照上述顺序执行,完成后自动通气。

从真空室中取出滤纸上的复型并将其转移到潮湿的由塑料盘、石蜡膜(防止样品受潮)和潮湿滤纸制成的小室中。为了便于复型的脱离,将其在 45 °C 的烘箱中培育 30 分钟。

随后,使复型漂浮在白色培养皿中的蒸馏水上,用无膜的400目Cu网捞取,然后转移到另一个装有ddH2O的培养皿中,以去除所有残留的有机物(甘油),再用另一个网捞取。用滤纸吸干镊子侧面和尖端的多余水分,将样品风干。

在80 kV的透射电子显微镜下观察风干的复型,可以通过在干燥液滴中心形成的残余盐晶体来定位感兴趣区域,如 [1] 所述。用CCD相机,按照0.373 nm/pixel的像素拍摄图像。

致谢

作者感谢维也纳格Gregor Mendel Institute, Vienna的Karel Riha团队提供样品,并感谢维也纳Campus Science Support Facilities GmbH的Electron Microscopy Facility (www.csf.ac.at/em)电子显微设施小组的协助。

参考文献

  1. Aebi U., and Baschong W: Glycerol Spraying/Low-Angle Rotary Metal Shadowing, in: Celis JE (ed.): Cell Biology – A Laboratory Handbook, third edition, 3: 241–46 (2006).
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