Nanopodia - תחזיות דקה, שבירה ממברנה עם תפקידים בתנועת תא ואינטראקציות בין תאית

Summary

Nanopodia ערוצי קרום דקים אך שבירים שמרחיבים עד 100 מיקרומטר מהאחורי המוביל קדמי או נגרר של תא ולחוש את הסביבה הסלולרית. קיבעון ישיר על 37 ° C, כביסה עדינה, והימנעות מממסים אורגניים כמו אתנול, מתנול, או אצטון ושל X-100 ריכוזי טריטון גבוהים יותר נדרש כדי לבחון מבנים הסלולר אלה.

Abstract

תאים חסיד בתרבות לשמור על מדינה מקוטבת כדי לתמוך בתנועה ויחסי גומלין בין תאית. Nanopodia דק, מוארך, במידה רבה, ה-F-אקטין שלילי תחזיות קרום בתאי האנדותל והסרטן שניתן דמיינו באמצעות TM4SF1 (הטרנסממברני-4-L-שש משפחה-1) מכתים immunofluorescence. אשכולות TM4SF1 בקוטר 100-300 מיקרומטר TMED (ה TM 4SF1 nriched omains ד מיקרו) המכילה 3 עד כמה ש14 TM4SF1 מולקולות בודדות. TMED מסודר לסירוגין לאורך nanopodia במרווח קבוע של 1 עד 3 TMED למ μ ותקיפות לעגן nanopodia למטריקס. זה מאפשר nanopodia להאריך יותר מ -100 μ מ 'מהחלק האחורי המוביל קדמי או נגרר של תאי האנדותל או גידול מקוטבים, וגורם לשאריות קרום להישאר מאחור בmatrix כאשר התא עובר משם. TMED וnanopodia כבר התעלמו בגלל השבריריות הקיצוניות שלהם והרגישות לטמפרטורה. שטיפה וקיבוע שיגרתי לשבש את המבנה. Nanopodia נשמרים על ידי קיבוע ישיר בparaformaldehyde (PFA) ב 37 מעלות צלזיוס, ואחריה חשיפה קצרה ל0.01% טריטון X-100 לפני הצביעה. Nanopodia לפתוח אופקים חדשים בביולוגיה של תא: הם מבטיחים לעצב מחדש את ההבנה של איך תאים לחוש את סביבתם שלנו, לאתר ולזהות תאים אחרים במרחק, ליזום אינטראקציות בין תאית במגע קרוב, ושל מנגנוני האיתות מעורבים בתנועה, שגשוג, ותא תאי תקשורת. השיטות שפתחו ללימוד nanopodia נגזר TM4SF1 עשויות להיות שימושיות עבור מחקרים של nanopodia היוצרים בסוגי תאים אחרים דרך הסוכנות של tetraspanins הקלאסי, בעיקר CD9 הביע כל מקום בגוף, CD81, וCD151.

Introduction

במהלך קיטוב לתנועה, תאים של בעלי החיים להאריך מגוון של בליטות דינמיות, קרום מהשטח שלהם, ובכלל זה filopodia, lamellipodia, סיבי הכחשה, וסלסולי ^1. לאחרונה התווסף לרשימה זו היתה nanopodia, סוג מוכר חדש של דק (100-300 מיקרומטר קוטר), הקרנה מוארכת (באורך של עד 50-100 מיקרומטר) קרום המספקים ערוצי קרום להארכה של מבני F-אקטין כגון filopodia וסיבים הכחשה, וכתם שחיובי עם TM4SF1 (הטרנסממברני-4-L-שש משפחה-1) בתאי אנדותל וגידול בתרבית ^2,3.

TM4SF1 הוא חלבון עם טופולוגיה כמו tetraspanin-שהיה ידוע במקור אנטיגן תאים סרטניים ⁴ לפני הגילוי כי המולקולה היא סמן ביולוגי של תאי האנדותל שממלא תפקיד חיוני בהתפשטות תאי אנדותל והגירה ^2,3. מכתים immunofluorescence גילה כי TM4SF1 הוא מקומי לperinucשלפוחית ​​ליר וקרום הפלזמה, והוא מועשר בomains TM 4SF1 דואר nriched מייקר ד (TMED). nanopodia TMED עוגן למטריקס ובהווה בדפוס פסים של מרווח קבוע של 1-3 אורך TMED / מיקרומטר של nanopodia. Nanopodia להאריך בדרך כלל מהחזית המובילה של תא ונגרר מאחור בתא קיטוב לתנועה. בשל אופי חסיד משרד עורכי TMED, nanopodia לא מצליח לחזור חזרה לתא כפי שהוא נע משם; שאריות nanopodia נטושות וכך לאתר את הנתיב של תנועה סלולרית. Nanopodia לספק ערוצי קרום להארכה והכחשה F-אקטין, ואתרים של אינטראקציות ותקשורת בין תאית ^2,3. מאפיינים אלה אומר כי nanopodia מספקים הזדמנות ייחודית ללמוד את מנגנוני הרכבה F-אקטין במהלך קיטוב סלולארי, חישה סלולרית של הסביבה, קביעת הנתיב וכיוון התנועה של תא, ואינטראקציות בין תאיתnd תקשורת.

בשל האופי הידרופובי מאוד של TMED והטבע הקרומי הדק ושברירי של nanopodia, טיפול מיוחד צריך להילקח על מנת לשמר TMED וnanopodia. הרס nanopodia והסרת TMED ידי שיטות מעבדה משותפות הוא סיבה אפשרית לכך שרק שישימה ושלושה פרסומים שהופיעו בTM4SF1 מאז הגילוי הראשון שלה בשינה 1986 ¹ ולחוסר ידע של העשרת TM4SF1 ב100-300 מיקרומטר microdomains על מלא פני התא ועד לדו"ח של TM4SF1 בתאי האנדותל ב2009 ^2.

שיטות immunostaining קונבנציונליות נפוצות שימוש בממסים אורגניים כמו אתנול, מתנול, או אצטון כדי לתקן תאים ולהשתמש 0.1% או ריכוז טריטון X-100 גבוה יותר לpermeabilize תאים ^5. מחקרים שתוארו כאן מיושמים שלושה שינויים משמעותיים בשיטה המקובלת לחשוף TMED וnanopodia: (i) להשתמש 37 מעלות צלזיוס PFA 4% ולתקן תאים ב3776; C חממה, (ii) חלה כביסה PBS טמפרטורת חדר עדינה, וכן (iii) להשתמש בפחות מ 0.03% טריטון X-100 רק לזמן קצר לpermeabilize תאים לפני תוספת של נוגדן ראשוני, כפי שטריטון X-100 גבוה יותר מאשר 0.03% יהיה לחלץ TM4SF1.

כל tetraspanins יוצר microdomains על קרום התא ⁶ וחלק colocalize עם TMED בתאי האנדותל וגידול ^2,3. כtetraspanins כמו CD9, CD81, ובאים לידי ביטוי בכל מקום בCD151, הפרוטוקול מכתים המתוארים כאן יכול להיות מורחב לסוגי תאים רבים ושונים, כי חוסר TM4SF1 למחקרים של תפקוד nanopodia.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. תא תרבות בדיסק זכוכית מצופה קולגן

1. דיסקי זכוכית מקום (12 מ"מ קוטר) בתוך צנצנת זכוכית (4 גר ') וחיטוי לעקר את הדיסקים.
2. שים 25 מיליליטר 70% אתנול בצינור פלקון 50 מיליליטר ולמקם אותו במכסת מנוע בתרבית תאים. פתרון זה ניתן לעשות שימוש חוזר מספר פעמים עד לרמה של הפתרון יורדת ל 20 מיליליטר.
3. הנח מלקחיים חדים עם נקודת קנס נוספת באתנול 70% למשך 5 דקות לפני השימוש בו לטיפול בזכוכית קשיח.
4. מוציא בזהירות את המלקחיים מהצינור ולסגור את המכסה, ולאחר מכן מניח בעדינות את המלקחיים אתנול טופל בחלק העליון של הצינור לייבוש באוויר למשך 2 דקות. אל תאפשר לקצה המלקחיים לגעת בשום דבר במכסת המנוע.
5. השתמש במלקחיים סטריליות כדי לתפוס את דיסק זכוכית סטרילית אחד מתוך צנצנת הזכוכית ולמקם אותו בטוב של צלחת תרבית תאי 24 גם. חזור על פעולה עד המספר הרצוי של בארות כבר מאוכלס עם דיסקים.
6. שים 500 μl של פתרון קולגן שור (50 ng / ml) לתוך באר כל אחד שמכילה כוס דיסק ולמקם אותו במעלות צלזיוס 37, 5% תרבות חממת CO ₂ תא לפחות 30 דקות. אין כל רע בדגירה ארוכה יותר.
7. קציר HUVEC (אדם תאי טבור הווריד האנדותל) או PC3 (תאים סרטניים בערמונית) שכבר גדלו בצלחת תרבית תאי 150 מ"מ דרך trypsinization ולחסום את פעילות טריפסין באמצעות מדיום התרבות השלם שלה. איסוף תאים לתוך צינור פלקון 15 מיליליטר.
8. לספור את מספר התא ולוודא את הכדאיות גדולה יותר מ90%.
9. גלולה התאים על ידי צנטריפוגה ב XG 200 10 דקות ב 4 ° C. הסר את supernatant.
10. השתמש במדיום התרבות לדלל את התאים ל10 ⁵ תאים / מיליליטר. מקום תאים על קרח.
11. לשאוב את הקולגן במכסת המנוע בתרבית תאים ומניחים בעדינות 500 μl של השעיה תא היטב כל אחד שבדיסקי זכוכית precoated עם קולגן. 5 x 10 ⁴ תאים / היטב בצלחת 24 גם ייתן 60% confluency לHUVEC וconfluency 30% לתאי PC3. הערה: להוסיף עוד השעיה תא לצפיפות תאים גבוהה יותר.
12. תרבות התאים במעלות צלזיוס 37, 5% CO ₂ באינקובטור במשך שעה 1, 2 שעות, 4 שעות, 6 שעות, או 24 שעות כדי לעקוב אחר פעילות nanopodia והמעבר תא. בדרך כלל, תאים יצרפו לזכוכית הדיסק ב30 דקות הראשונות, ולאחר מכן להתחיל לקטב ולהעביר בשעה הראשונה, ולבצע אינטראקציות בין תאית וחלוקת תא בשעות שלאחר מכן.

2. קיבוע תא

1. כל אחד גם צריכים 500 μl PFA 4% (paraformaldehyde) כדי לתקן את התאים. כך או מיוצר באופן מסחרי או טרי 4% יכול לשמש PFA. לחשב את כמות PFA דרושה המבוסס על מספר הבארות שהוכנו, ולמקם את PFA בצינור בז 15 מ"ל. זהירות: paraformaldehyde הוא קרצינוגן חשד.
2. שים את הצינור בז בעמדת קלקר שכבר הייתה במקום בחממה 37 מעלות צלזיוס. השאר את הצינור בחממה במשך 30 דקות למלחמהמ 'עד PFA 37 ° C.
3. הנח כרית חימום במכסת המנוע בתרבית ולהפעיל אותו.
4. קח את צלחת תרבית תאי 24 גם וPFA מתוך האינקובטור prewarmed ולמקם אותו על גבי כרית החימום.
5. השתמש ביד אחת כדי לשאוב את המדיום מן באר, ומייד לאחר השימוש מצד השני להחליק 500 PFA μl עדינות לתוך הבאר דרך הקצה היטב. לשאיפה קלה, להטות את צלחת התרבות ב45 על °, משעין אותו על דוכן הקלקר כך שהוא יציב בזווית זו. זה יקל על השאיפה והוספת פתרון PFA לגם מבלי להפריע לתאים בתרבית. זהו הצעד החשוב ביותר לשימור המבנה התאי המקורי של פעילות תא.
6. חזור על התהליך עד שכל הבארות עם כוס דיסק קיבלו PFA. הערה: כל הצעדים שצריך לשנות את הפתרון קיים מהבאר יחולו הליכי שאיפה.
7. מניחים את הצלחת ב37 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות.
8. קח את הצלחת בחזרה למכסת מנוע התרבות ולהטות נגד קלקר כמתואר בשלב 2.5. השתמש ביד אחת כדי להעביר את PFA עדינות מהבאר אל צינור איסוף; להשתמש לעומת זאת למקום מייד אחר כך לפחות 500 טמפרטורת חדר PBS μl בבאר. אחרי הכל הבארות נשטפו, לחזור ולחזור על שטיפת PBS פעם נוספת בכל באר. רוקן את PFA נאסף לתוך מיכל פסולת מסוכן.
9. הכן מאגר חסימת ICC על ידי הוספת 2% שור סרום עוברי לPBS. 0.04% אזיד הנתרן (לדלל מ20% פתרון מניות) הוא הוסיף כחומר משמר. זהירות: אזיד הנתרן הוא תרכובת רעילה. החיץ ניתן לאחסן ב 4 מעלות צלזיוס למשך תקופת זמן ארוכה ללא זיהום חיידקים.
10. עם צלחת התרבות עדיין מוטה נגד עמדה, שוב לעבור על כל פריט גם aspirating להסיר PBS ומייד אחר כך הוסיף 500 μl של חיץ ICC חסימה. תאים מוכנים למכתים immunofluorescence עכשיו. במידת צורך,ניתן לאחסן את תאים קבועים במקרר 4 ° C במשך שבוע ללא אובדן משמעותי של חלבון TM4SF1.

3. TM4SF1 Immunofluorescence הכתמה של Nanopodia

1. בכל טוב, להחליף את חיץ חסימת 500 ICC μl עם מאגר חסימה חדש המכיל 0.01% טריטון X-100 ולתת לו לשבת בטמפרטורת חדר למשך שעה 1. אין להשתמש גבוה יותר מאשר 0.03% טריטון X-100 כפי שהוא יסיר TM4SF1 מקרום תא. PBS שטף תאים מהצעד 2.10 ניתן להעביר ישירות למאגר החסימה המכיל טריטון אם הצביעה היא מוכנה להתחיל מייד.
2. לדלל נוגדן ראשוני נגד TM4SF1 (או אנטי CD9) ל0.5 מיקרוגרם / מיליליטר במאגר ICC חסימה.
3. בכל טוב, הסר את ICC/0.01% חיץ טריטון ולהחליף אותו עם 300 μl של הפתרון אנטי TM4SF1 הנוגדנים. דגירה 2 שעות בטמפרטורת חדר או להשאיר לילה בשעה 4 ° C.
4. לשטוף היטב כל אחד עם לא פחות מ 500 μl PBS. חזור 3x; בכל פעם שנותנת בleAST 5 דקות זמן דגירה.
5. הכן פתרון נוגדן וphalloidin המשני בבית הדין הפלילי הבינלאומי חיץ חסימה, באמצעות דילול 1,000 זמנים של אלקסה 488 נוגדן שכותרתו חמור אנטי עכבר המשני (2 מיקרוגרם / מיליליטר בריכוז סופי) ו -1,000 דילול x של phalloidin (50 ng / מיליליטר בריכוז סופי).
6. הסר PBS ולהוסיף 300 μl של נוגדנים משני ופתרון phalloidin לכל היטב דגירה עבור שעה 2 או להשאיר אותו לילה בשעה 4 ° C.
7. חזור על שלבי כביסה PBS עם לפחות דגירה 5 דקות לכל לשטוף. בכביסה האחרונה, תעזוב את כל הטוב בPBS במשך שעה 1.
8. טיפת טיפה אחת (~ 10 μl) של תקשורת אנטי לדעוך הרכבה בשקופית זכוכית.
9. בנד קצה 19 G ½ 1 במחט מזרק 90 ° על ידי לחיצה בעדינות על משטח קשה. השתמש ביד אחת להחזיק את המחט והתחננה ובעדינות להרים את כוס דיסק מהבאר, ולהשתמש ביד השנייה כדי לתפוס את הדיסק באמצעות המלקחיים החדים.
10. הפעל זכוכית הדיסק &# 160; עם פנים כלפי מטה ומאפשרות מגע בצד תא תקשורת ההרכבה בשקופית הזכוכית. מניח בעדינות את כוס הדיסק ולתת לו להתייבש במשך הלילה במקום חשוך בטמפרטורת חדר.
11. המשך לתמונת nanopodia immunofluorescence המוכתם, או לאחסן את השקופיות בקופסא שקופיות ב -20 ° C. השקופיות יישארו לצפייה במשך כמה חודשים ב-20 ° C.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

עבור שלב 1:

אם תאים (כגון HUVEC וPC3 השתמש במחקר זה) יכולים לגדול באופן נורמלי, תאים יצרפו לדיסק מצופה קולגן בתוך 30 דקות אחרי שהם זורעים, לקטב ולהיות ניידים זמן קצר לאחר מכן, ולהאריך nanopodia קדימה הנתיב שלהם של תנועה. 1A ו-1B דמויות בה?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Nanopodia ערוצי הממברנה תאית דקים שבתקיפות לצרף מטריקס דרך TMED ויכול להאריך יותר מ -100 מיקרומטר מתא סלולרי מקוטב לחוש את הסביבה ולתווך אינטראקציות בין תאית ^2,3. Nanopodia לדבוק מטריצה ​​כך בתוקף כי שאריות הם השאירו מאחוריהם כמהלכי תא משם (איורים 1 ו -2). Nano...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Glass disks	Fisher Scientific	12-545-82	12 mm diameter
Glass jar	Fisher Scientific	02-912-310	Certified Clean Clear Glass Straight-Sided Jars, 4 oz
Glass slide	Fisher Scientific	12-544-1	Fisherfinest Premium Plain Glass Microscope Slides
50 ml Falcon tube	BD Falcon	352070	50 ml high-clarity polypropylene conical centrifuge tube, 16,000 rcf rating. Sterile.
15 ml Falcon tube with Styrofoam rack	Corning	430790	Corning 15 ml PP Centrifuge Tubes
Sharp forceps	Fisher Scientific	13-812-42	Dissecting Extra Fine Pointed Splinter Forceps
24-well Cell culture plate	BD Bioscience	353047	24-well Cell Culture Plate
150 mm Cell culture plate	BD Bioscience	353025	150 mm cell culture plate
19 G 1 ½ Syringe needle	BD Bioscience	309635	19 G 1 ½
Ethanol	Decon Laboratories, Inc.	2701	Decon's Pure Ethanol 200 Proof
Collagen solution	BD Bioscience	354249	Collagen I, High Concentration, rat tail, 100 mg
Trypsin/EDTA	Cellgro	25-053-CI	0.25% Trypsin-EDTA 1x
DMEM	Life Technologies	11965-092	DMEM high glucose (1x), liquid, with L-glutamine, without sodium pyruvate
10x PBS	Affymetrix	75889 5 LT	PBS, 10x Solution, pH 7.4
PFA (paraformaldehyde)	Affymetrix	19943 1 LT	4% in PBS
FBS	Sigma-Aldrich	F4135-500ML	Fetal Bovine Serum
EGM2-MV	Lonza	CC-3162	EGM-2 BulletKit, EBM-2 Basal Medium 500 ml and EGM-2 SingleQuot Kit Supplement & Growth Factors
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787	Triton X-100
NaN3	Sigma-Aldrich	S2002-25G	Solubilized in water. 4% stock solution and working concentration is 0.4%.
Mouse anti-human TM4SF1 antibody	Millipore	MAB3127	Epitope is located in extracellular domain
Mouse anti-human CD9 antibody	BD Bioscience	555370	Epitope is located in extracellular domain
Alexa Fluor 488 Donkey anti-mouse 2nd antibody	Life Technologies	A-21202	Alexa Fluor 488 Donkey Anti-Mouse IgG (H+L)
Phalloidin	Chemicon	90324	Rhodamine-conjugated Phalloidin
Anti-fade mounting media	Life Technologies	P-36931	ProLong Gold Antifade Reagent with DAPI
70% Ethanol			17.5 ml of ethanol (200 proof) 7.5 ml of double-deionized water
10x PBS (make 200 ml)			20 ml of 10x PBS 180 ml of double-deionized water
20% Triton X-100 (make 20 ml)			4 ml Triton X-100 16 ml double-deionized water
4% NaN3 (make 25 ml)			1 g of NaN3 25 ml of double-deionized water
50 ng/ml Bovine collagen solution in PBS (make 5 ml)			Stock solution of 50 μg/ml (50 ml) 830 μl of Collagen I (3 mg) 50 ml PBS
ICC Blocking Buffer (50 ml)			49 ml PBS 2% FBS (add 1 ml) 0.04% NaN3 (add 100 μl of 4% NaN3)
ICC Blocking Buffer/0.01% Triton X-100 (make 50 ml)			50 ml of ICC Blocking Buffer 25 μl of 20% Triton X-100
HUVEC	Lonza	C2517A	www.lonza.com
PC3	ATCC	CRL-1435	www.atcc.org
Cell culture hood	NuAIRE	Nu-425-600	NU-425 (Series 60) Biological Safety Cabinet
37 °C, 5% CO2 Cell culture incubator	CellStar	QWJ300DABA	Cellstar CO2 Water Jacketed Incubator
Heating pad	K&H Manufacturing	1020	K&H Lectro Kennel Heated Pad with Free Fleece Cover (www.amazon.com)
Centrifuge	Sorvall	T6000B	Sorvall T6000 (B) Benchtop Centrifuge
Hemocytometer	Sigma-Aldrich	Z359629	Bright-Line Hemocytometer