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Merck

Tracking down the molecular architecture of the synaptonemal complex by expansion microscopy.

Nature communications (2020-06-28)
Fabian U Zwettler, Marie-Christin Spindler, Sebastian Reinhard, Teresa Klein, Andreas Kurz, Ricardo Benavente, Markus Sauer
RESUMEN

The synaptonemal complex (SC) is a meiosis-specific nuclear multiprotein complex that is essential for proper synapsis, recombination and segregation of homologous chromosomes. We combined structured illumination microscopy (SIM) with different expansion microscopy (ExM) protocols including U-ExM, proExM, and magnified analysis of the proteome (MAP) to investigate the molecular organization of the SC. Comparison with structural data obtained by single-molecule localization microscopy of unexpanded SCs allowed us to investigate ultrastructure preservation of expanded SCs. For image analysis, we developed an automatic image processing software that enabled unbiased comparison of structural properties pre- and post-expansion. Here, MAP-SIM provided the best results and enabled reliable three-color super-resolution microscopy of the SCs of a whole set of chromosomes in a spermatocyte with 20-30 nm spatial resolution. Our data demonstrate that post-expansion labeling by MAP-SIM improves immunolabeling efficiency and allowed us thus to unravel previously hidden details of the molecular organization of SCs.

MATERIALES
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Sigma-Aldrich
Seroalbúmina bovina, lyophilized powder, ≥96% (agarose gel electrophoresis)
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Sigma-Aldrich
Dodecilsulfatosódico, BioReagent, suitable for electrophoresis, for molecular biology, ≥98.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Agarosa, BioReagent, for molecular biology, low EEO
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Sigma-Aldrich
D-(+)-Glucosa, ≥99.5% (GC)
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Sigma-Aldrich
Base Trizma®, BioPerformance Certified, meets EP, USP testing specifications, suitable for cell culture, ≥99.9% (titration)
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Sigma-Aldrich
Poli-D-lisina hydrobromide, mol wt 70,000-150,000, lyophilized powder, γ-irradiated, BioReagent, suitable for cell culture
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Formaldehído solution, for molecular biology, 36.5-38% in H2O
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Sigma-Aldrich
Persulfato de amonio, for molecular biology, suitable for electrophoresis, ≥98%
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Sigma-Aldrich
Disolución salina tamponada con fosfato, 10× concentrate, BioPerformance Certified, suitable for cell culture
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Sigma-Aldrich
Proteinasa K from Tritirachium album, buffered aqueous glycerol solution, for molecular biology, ≥800 units/mL
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Sigma-Aldrich
N,N,N′,N′-Tetrametiletilendiamina, BioReagent, for molecular biology, ≥99% (GC)
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Sigma-Aldrich
Hidróxido de potasio, ≥85% KOH basis, pellets, white
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Sigma-Aldrich
Sodium acrylate, 97%
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Sigma-Aldrich
Cysteamine, ~95%
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Sigma-Aldrich
Acrylamide solution, 40%, suitable for electrophoresis, sterile-filtered
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N,N′-Methylenebisacrylamide solution, suitable for electrophoresis, 2% in H2O
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Sigma-Aldrich
Guanidina hydrochloride, BioUltra, for molecular biology, ≥99.5% (AT)
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Sigma-Aldrich
Cloruro de sodio, BioXtra, ≥99.5% (AT)
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Sigma-Aldrich
Polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate solution, ampule, ~10% in H2O
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Sigma-Aldrich
Ácido etilenodiaminotetraacético disodium salt dihydrate, BioUltra, 98.5-101.5%
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