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* Estos autores han contribuido por igual
En este artículo se describe un método para visualizar la formación de una sinapsis virológica de VIH-1 sobre de cristal inducido por el apoyo bicapas planas de reflexión total interna de fluorescencia (TIRF) microscopía. El método también se puede combinar con la tinción de inmunofluorescencia para detectar la activación y la redistribución de las moléculas de señalización que se producen durante el VIH-1 sobre inducida por la formación de sinapsis virológicas.
Virus de inmunodeficiencia humana tipo 1 (VIH-1) la infección se produce más eficientemente a través de célula a célula de transmisión 2,10,11. Esta célula a célula de transferencia entre células T CD4 + implica la formación de una sinapsis virológica (VS), que es un F-actina dependiente de célula-célula unión formada sobre el compromiso de VIH-1 sobre la gp120 en la célula infectada con CD4 y el receptor de quimioquinas (CKR) CCR5 o CXCR4 en la célula diana 8. Además de la gp120 y sus receptores, otras proteínas de membrana, en particular la molécula de adhesión de LFA-1 y sus ligandos, la familia ICAM, juegan un papel importante en la formación de VS y la transmisión del virus, ya que están presentes en la superficie de las células del donante infectadas por virus y las células diana, así como sobre la envoltura de VIH-1 viriones 1,4,5,6,7,13. VS formación también es acompañada por eventos de señalización intracelulares que se transducen como resultado de la gp120-compromiso de sus receptores. De hecho, recientemente hemos mostraron que las células CD4 <sup> + la interacción de las células T con gp120 induce el reclutamiento y la fosforilación de moléculas de señalización asociadas a la signalosome TCR como Lck, CD3, ZAP70, LAT, SLP-76, ITK, y 15 PLCγ.
En este artículo se presenta un método para visualizar acuerdo supramolecular y proximal a la membrana señalización de eventos que tienen lugar durante la formación de VS. Tomamos ventaja del vidrio-apoyado plana bi-capa del sistema como un modelo reduccionista para representar la superficie de células infectadas por VIH que lleven la envoltura viral gp120 y la molécula de adhesión celular ICAM-1. El protocolo describe los procedimientos generales para el seguimiento de la gp120 del VIH-1 inducida por VS montaje y eventos de la señal de activación que incluyen i) bi-capa de preparación y montaje en una celda de flujo, ii) la inyección de las células y la tinción de inmunofluorescencia para la detección de moléculas de señalización intracelular en las células que interactúan con el VIH-1 de adquisición de imágenes gp120 y la ICAM-1 en bi-capas, iii) por microscopía TIRF, unnd iv) el análisis de datos. Este sistema genera imágenes de alta resolución de la interfaz de VS más allá de lo logrado con el convencional de células-células del sistema ya que permite la detección de distintos grupos de los distintos componentes moleculares de VS, junto con las moléculas de señalización específicos de contratación de estos sub-dominios.
1. Etiquetado GP120
Los tintes fluorescentes utilizados en este protocolo son eficaces para la unión a las proteínas, son lo suficientemente estable para la foto-imagen de microscopía, y coinciden con las longitudes de onda de excitación de los láseres disponibles con nuestro microscopio. Estos tres criterios deben cumplirse la hora de seleccionar moléculas fluorescentes para las proteínas de marcado.
2. Flujo de la Asamblea de la célula y preparación de bicapa
El procedimiento general para la celda de flujo y la preparación bicapa se ha descrito en detalle previamente 14. Aquí resumimos en concreto el protocolo para preparar bicapas que contienen 6-Su etiquetados gp120 DH12 en una celda de flujo Bioptech. Para los estudios que implican virus infecciosos o células infectadas y cuando los volúmenes pequeños son necesarios debido a los reactivos limitados, una cámara desechable ibidi flujo (diapositiva pegajosa que 0,2 Luer) puede ser usada y seguido con el mismo procedimiento de preparación bi-capa en los pasos 2.4-2.9. Información para cámaras de flujo ibidi se puede obtener de la página web de la compañía, http://www.ibidi.com/service/display_material/CA_8p_EN_150dpi.pdf .
3. Control de Calidad a través de bicapas FRAP
Las proteínas en bicapas debe ser lateralmente difusible. Antes de añadir las células en bicapas, es importante para asegurar elmovilidad de las proteínas en la bicapa preparada. Aquí se describe una recuperación fluorescente después de photobleaching (FRAP) el método 3, que se puede realizar de forma manual en la mayoría de objetivos iluminados TIRF, epifluorescencia amplio campo, o de escaneo láser confocal de microscopios. El objetivo es campos de imagen completamente uniformes de fluorescencia en la bicapa lipídica, lejía un punto, y para supervisar el retorno de las moléculas de templar a la zona blanqueada. Una recuperación de 50% en 2 minutos puede ser aceptable. Todos los fabricantes principales de microscopio (Leica, Nikon, Olympus, Zeiss) vender sistemas objetivos TIRF sistema de iluminación que funcionan bien para esta aplicación. Aunque cada compañía proporciona variaciones de iluminación TIRF y otras características operativas, la calidad de imagen es esencialmente el mismo.
Nota: En nuestro microscopio actual, podemos entregar 0,9 mW de 641 nm de luz a una mancha circular con una superficie de 240 m 2, que blanquea ICAM fluorescente en las concentraciones típicas en menos de 4 segundos. Los lectores deben encontrar que la alineación crítica de una lámpara de Hg o Xe con blanqueo veces menos de 30 segundos es más que suficiente para realizar este ensayo en una forma repetible. También nos refieren que para hacer referencia a 3 para más detaflige.
4. La inyección de células y tinción de inmunofluorescencia
5. Adquisición de imagen por microscopía TIRF
Microscopía TIRF permite la excitación de las señales fluorescentes limitados a unos 250 nm o más delgado plano en el sustrato de vidrio y la interfaz de la célula. Esto garantiza la adquisición de imágenes de únicamente las señales de la bicapa de lípido y de las membranas celulares inmediatamente aposición. Por lo tanto, sólo las moléculas en la sinapsis se va a ver. Como las imágenes TIRF sólo el área de membrana proximal en la parte inferior de la célula, las proteínas que están internalizados o redistribuido en la membrana dorsal no será detectado. A continuación, puede ser importante para adquirir imágenes adicionalmente por la norma campo amplio o microscopía confocal para determinar la acumulación o la distribución de las proteínas en la zona sináptica en comparación con los otros volúmenes de la célula.
Todos los fabricantes principales de microscopio (Leica, Nikon, Olympus, Zeiss) vender sistemas objetivos TIRF sistema de iluminación que funcionan bien para este punto de accesocación. Aunque cada compañía proporciona variaciones de iluminación TIRF y otras características operativas, la calidad de imagen es esencialmente el mismo. Cada microscopio TIRF tiene sus propios detalles de la operación, pero las reglas generales siguientes se aplican para obtener imágenes de alta resolución.
6. Análisis de Datos
Para el estudio de las señales intracelulares activadas como resultado de la interacción de CD4 + células T con gp120 en la VS, los análisis cuantitativos de las imágenes TIRF se realizan para determinar si o no las moléculas de señalización intracelular como Lck y Fyn se activan y se contrató a la sinapsis 15. A continuación se describe un método sencillo de aplicar, para el análisis de la mayor parte de la imagenpaquetes de aplicaciones tales como ImageJ y Metamorph. Hemos utilizado ImageJ, que se ejecuta en Windows, Macintosh y Linux, para nuestro método aquí 12.
En el Análisis Conjunto> Medidas pestaña, seleccione las casillas de Área y el valor medio gris. Cuando usted hace una región de interés en la imagen que es un polígono o un trazado a mano alzada la forma cerrada y no Analizar Medida>, el software pondrá los datos de esta medida en una tabla de resultados. El área será en número de píxeles o en m 2. La media es la intensidad media en unidades arbitrarias. Se debe tener intensidad de fondo restado de ella. Multiplicando el fondo menos media por área devuelve la intensidad integrada de la proteína en unidades arbitrarias.
7. Los resultados representativos
Para medir la activación y el reclutamiento de las iniciales proximales membrana moléculas de señalización Lck y Fyn como un resultado de la interacción con gp120 en el VS, primarios CD4 + células T humanas se introdujeron en bicapas que lleven la gp120 y la ICAM 1-15. Las células introducidas en bicapas con sólo la ICAM-1 sirvió como un control para definir los niveles basales de señalización. Speintensidad de fluorescencia específica se midió dentro del área de contacto para la gp120 células en gp120 y de ICAM-1 que contienen bicapas y dentro del área de contacto conjunto para las células que interactúan con la ICAM-1 bicapa. Un aumento de la intensidad de fluorescencia media es una señal de aumentada reclutamiento y activación de la molécula de señalización a los SV. Esto se demostró además por un incremento comparable en la intensidad de fluorescencia integrado. Si sin embargo, no hay cambio en la intensidad de fluorescencia integrado, esto indica una redistribución de la molécula de señalización.
Después de las células interactúan con bicapas que contienen gp120 e ICAM-1, el total de Lck y pLck (Y394) fueron reclutados para la interfaz VS y colocalized con gp120 (Figuras 1 y 2). La intensidad media del total Lck (fig. 1) fue mayor en la bicapa que contiene tanto la gp120 y la ICAM-1 que con ICAM-1 solo, pero los niveles de intensidad integrados (Fig. 1) fueron similares, lo que sugiere que Lck se redistribuye enun grupo central sobre células T CD4 + de unión a la gp120. Sin embargo, la cuantificación de pLck (Y394) (fig. 2) mostró que la intensidad media en gp120 y de ICAM-1 que contienen bicapas fue mayor que en ICAM-1 bicapas solos, y la intensidad integrada fue mayor en bicapas tanto con gp120 y la ICAM -1 que en ICAM-1 bicapas solos. Esto indica que mientras que los niveles totales de Lck en la interfaz son similares en las células adherirse a la gp120 y la ICAM-1 e ICAM-1 bicapas solas, la gp120 de fosforilación de unión mayor de residuo Y394 en la Lck activación de bucle. En contraste, Fionia no fue reclutado a los SV (fig. 3), como más Fionia estaba presente en el área de contacto de las células sobre ICAM-1 bicapas solo que en bicapas que contienen tanto la gp120 y la ICAM-1. Por consiguiente, se concluye que no Lck, Fionia, es la quinasa activa en la gp120 del VIH-1 inducida por VS.
Figuras: Membrana-proximal de señalización a la gp120 del VIH-1 inducida por VS. Las imágenes de células representativas de la+ gp120 ICAM-1 de dos capas (paneles superiores) y la ICAM-1 de dos capas (paneles inferiores) se muestran. Intensidades de fluorescencia de las células individuales se cuantificaron dentro de las áreas manualmente trazados de las huellas de células como se ilustra por la región marcada con la línea amarilla en la Figura 1. Cuantificación de las intensidades medias e integrado detectados por microscopía TIRF se presentan en los gráficos izquierdo y derecho, respectivamente. Un total de 30 a 350 células fueron cuantificados para cada condición. Bares = 5 m. Los datos de uno de los tres experimentos repetidos se muestran.
CD4 Figura 1. + Células T se introdujeron en bicapas que contienen gp120 y la ICAM-1 o ICAM 1-solo durante 45 minutos y luego se fijaron y se tiñeron para el total de Lck.
CD4 Figura 2. + Células T se ha introducido en bicapas contiene gp120 e ICAM-1 o ICAM 1-solo durante 45 minutos y luego fijadas y teñidas por pLck (Y394).
CD4 Figura 3. + Células T se introdujeron en bicapas que contienen gp120 y la ICAM-1 o ICAM 1-solo durante 45 minutos y luego se fijaron y se tiñeron para Fionia total.
Estudios previos han VS visualizan en el sistema conjugado célula-célula, sin embargo estos estudios no proporcionan imágenes de alta resolución para visualizar las estructuras supramoleculares en la sinapsis. En nuestro laboratorio, se utilizó el vidrio apoyada sistema bicapa plana para representar la superficie de las células infectadas que expresan la gp120 envoltura del virus y la molécula de adhesión celular ICAM-1. En conjunción con microscopía TIRF, que detecta las señales de fluorescencia dentro de 100-200 nm desde la superficie del bicapa con una alta relación señal-ruido, hemos sido capaces de detectar la segregación supramolecular de la gp120 de la ICAM-1 en el VS. Además, el método estándar de inmunotinción puede aplicarse al sistema bicapa y se utiliza aquí para detectar y cuantificar la contratación específica de sesión Lck, pero no Fionia, a la zona de contacto en la gp120-SV 15. Por lo tanto, la bicapa plana ofrece un sistema experimental para imágenes de alta resolución de la interfaz de sinapsis en un plano 2D TIRF microscopia, así como los métodos de iluminación de campo amplio o confocal. Sin embargo, el sistema también tiene limitaciones como el ajuste de la movilidad ligando, fuera del plano de flexión, y las fluctuaciones de las membranas biológicas no se reproducen por bicapas planas. Además, este es un sistema in vitro y por lo tanto tiene otras limitaciones, tales como la falta de otras moléculas de la membrana que estarían presentes en una célula infectada y la maquinaria citoesqueleto que regula la movilidad molecular y la motilidad celular. Además, la dinámica y la distribución de las moléculas, tales como trímeros frente a monómeros de gp120, no podrán estar representados fisiológicamente en la bicapa. Sin embargo, aun con estas limitaciones, este sistema sigue siendo muy valiosa para el estudio del virus de las células o las interacciones célula-célula, y estos métodos pueden servir como una guía útil para los investigadores que están buscando imágenes de alta resolución para detectar la organización supramolecular que no es discernible en el sistema conjugado convencional célula-célula.
Los autores declaran no tener conflicto de intereses.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones del NIH AI071815 (CEH) y el Premio al Desarrollo de Nanomedicina Hoja de Ruta Centro PN2EY016586 (MLD).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nombre del reactivo | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
Su etiquetados gp120 del VIH | Regalo del Dr. Cho | DH12 | |
Su etiquetados gp120 del VIH | Tecnología Inmune | Varios X4 o R5 trópico | |
HSA | Williams Medical Company | 521302 | Albúmina sérica humana al 25% |
Amicon centrífugas Filtros Ultra | Millipore | UFC803024 | Ultracel-30K |
Lck Conejo MAB | Señalización Celular | 2787 | |
p-Lck Rabbit pAb | Santa Cruz Biotechnology Inc. | Sc-101728 | Tyr 394 |
Fionia Conejo MAB | Millipore | 04-353 | |
Alexa Fluor 568 2 °; Ab | Molecular Probes | A11034 | De cabra anti-conejo IgG (H + L) |
Alexa Fluor 488 | Molecular Probes | Una-20000 | carboxílico succinimidil éster |
FCS2 Cámara | Bioptechs | 060319-2-03 | |
Microaqueduct Slide | Bioptechs | 130119-5 | |
30mm Redonda w / agujeros | Bioptechs | 1907-08-750 | 0,75 mm de espesor |
Rectángulo Junta | Bioptechs | 1907-1422-250 | 0,25 mm de espesor 14x24 |
Tubo Tygon | Bioptechs | 20202275 | 1/16 "(25 pies) |
Llave de tres vías | BioRad | 7328103 | |
Llave de paso de dos vías | BioRad | 7328102 | |
Slide Sticky E 0.2 Luer | Ibidi | 80168 | |
Cubreobjetos | Ibidi | 10812 | |
Jeringa 1ml | BD | 309659 | |
PERROS-NTA | Avanti Polar Lipids | 790404C | |
DOPC | Avanti Polar Lipids | 850375C | |
Cubreobjetos | Bioptechs | 40-1313-0319 | 40mm |
TIRF microscopio | Nikon | ||
ImageJ | Los Institutos Nacionales de Salud | http://rsbweb.nih.gov/ij/~~V |
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