Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Polimerize edilmemiş Ln1'e kıyasla hücrelere farklı sinyal veren fraktal özelliklere sahip Ln1 polimerleri üretmek için üç yöntem açıklıyoruz.
Laminin-111 (Ln1) epitel, kas ve sinir sistemlerinde hücre dışı matriksin önemli bir parçasıdır. Daha önce, Ln1'in mikro yapısının, hücrelere sinyal verme şeklini değiştirdiğini, muhtemelen Ln1'in ağlara montajının farklı yapışkan alanları açığa çıkarması nedeniyle göstermiştik. Bu protokolde, polimerize Ln1 üretmek için üç yöntem açıklıyoruz.
Büyüme faktörleri veya sitokinlerin aksine, hücre dışı matriks (ECM) proteinleri yapısal ağlarda birleşebilir. ECM disfonksiyonu birçok hastalık durumunun önemli bir unsuru olduğundan, hücrelerin ECM bileşiminden, mikro yapısından ve biyomekaniğinden gelen sinyalleri algıladığı ve ilettiği mekanizmalar terapötik gelişim için çekici hedeflerdir. Artan kanıtlar, bu ağların mikro yapısının, bu proteinlerin hücrelere nasıl sinyal verdiği konusunda önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Bugüne kadar, ECM mikroyapısı ve hücre fonksiyonu arasındaki bu bağlantı, kollajen I1, fibronektin2 ve fibrin3 için gösterilmiştir.
Laminin-111 (Ln1), epitel hücreleri4, kas hücreleri5 ve sinir hücreleri6 ile temas eden hücre dışı matrisin önemli bir yapısal bileşeni olan trimerik, çapraz şekilli bir proteindir. Meme bezinde, Ln1, meme bezi epitel hücrelerinin süt üreten hücrelere 7,8,9 fonksiyonel farklılaşması için gereklidir ve Ln1, tümör geri dönüşünün indüksiyonu için çok önemlidir10,11. Ln1 ve diğer lamininler, kasta kortikal aktin ağlarının ve sarkolemma organizasyonunungelişimi için gereklidir 12,13 ve nöral hücre göçü ve nörit büyümesi13 için gereklidir. Bu nedenle, laminin sinyallerinin hücrelere aktarıldığı mekanizmaları anlamak aktif bir araştırma alanıdır.
Ln1, integrinler, syndekanlar, distroglikan, LBP-110 ve LamR dahil olmak üzere çok çeşitli reseptörler için çoklu yapışkan alanlar içerir (Şekil 1A)4,14. Laminin α1'in c-terminal küresel alanlarını içeren E8 fragmanı, distroglikan ve integrinler α6β1 ve α3β115'in bağlanması için gereklidir ve epitel hücrelerinin fonksiyonel farklılaşması için gereklidir15,16. Buna karşılık, kısa kollar farklı biyolojik aktivitegösterir 17, bu da ağ oluşumundan sonra bu farklı Ln1 alanının tanınmasının hücre davranışını değiştirebileceği anlamına gelir.
Yakın zamanda, polimerik bir ağ halinde düzenlenmiş Ln1'in fraktal özellikler (yani, çoklu uzunluk ölçeklerinde kendine benzer bir yapı) sergilediğini gösterdik.18. Fraktal ağlar, bu düzenlemeden yoksun olan Ln1'e kıyasla epitel hücrelerine farklı sinyal verir19. Bu fraktal ağ, uzun kolun tercihen18 hücrelerine maruz kaldığı belirli bir montaj yapısını gösterir. Bu farklı uzun kol görüntüsünün bir sonucu olarak, epitel hücreleri, iyi organize edilmiş sıkı bağlantılara sahip süt üreten hücrelere fonksiyonel farklılaşmaya ve aktin stres liflerinin baskılanmasına uğrar19.
Ln1 uzun kolunun yüksek bir görüntüsünü gösteren kısa kol-kısa kol bağlanma etkileşimlerinden Ln1 ağları oluşturmak için 3 yöntem açıklıyoruz: 1) asidik tamponlarla hücresiz montaj yoluyla, 2) glikoproteinlerle birlikte inkübasyon yoluyla veya 3) hücre yüzeyi distroglikanı ile etkileşim yoluyla. Bu üç yöntem, deneysel tasarımda esnekliğe izin veren üç farklı mekanizma aracılığıyla benzer laminin mikro yapıları üretir. Önceki çalışmalar, bu üç yöntemin biyolojik sağlamlığı temsil edebileceğini düşündürmektedir: meme bezi epitelinde, hücre yüzeyi distroglikan, glikoproteinler veya yapay olarak yapılandırılmış laminin, fonksiyonel farklılaşmayı indükleyebilir19. Bu nedenle, araştırmacılar çalışma konusuna göre bu yöntemler arasında seçim yapabilirler: distroglikan eksprese eden hücreler, hücre zarındaki distroglikan bir fraktal ağa doğru polimerizasyonu indüklediğinden, Ln-1 mikro yapısına duyarlılık göstermez19,20. Lamininler ve glikoproteinlerin(21) bir karışımı olan Matrigel, Ln-1'in en ekonomik kaynağını temsil eder ve20'yi ayırt etmek için distroglikan nakavt meme hücrelerini indüklemek için gerekli mikro yapıyı sunar, ancak partiden partiye değişkenliğe sahip karmaşık bir protein karışımı içerir. PolyLM, bu işlevi sağlayan en temiz, en indirgemeci sistemi temsil eder, ancak Matrigel19'a kıyasla meme hücresi farklılaşmasını indüklemek için daha yüksek maliyet ve daha düşük etkinlikle.
Bu üç yöntem, difüzyon sınırlı agregasyonun18,19 karakteristik fraktal ağ yapısına sahiptir ve çoklu deney sistemlerinde 22,23,24,25 agrega laminine kıyasla değişmiş biyolojik aktivite gösterir. Bu yöntemleri kullanan gelecekteki çalışmalar, epitelyal farklılaşma için gerekli reseptörleri ve sinyalleri tanımlayabilir ve tümörler gibi anormal mikro ortamlardaki20 hücrelerde normal hücre-matris etkileşimlerini geri yüklemeyi belirleyebilir.
1. Çözülme ve alikot laminin-111
NOT: Saflaştırılmış laminin-111 ticari olarak temin edilebilir (tipik olarak Matrigel olarak satılan EHS matrisinden saflaştırılır), ancak tüm kaynaklar bozulmamış, bozulmamış protein sağlamaz.
2. Düşük pH tamponları kullanarak laminin polimerizasyonu
3. İzole edilmiş glikoproteinler kullanılarak laminin polimerizasyonu
4. Distroglikan eksprese eden hücreler kullanılarak laminin polimerizasyonu
5. Laminin mikroyapısının optik mikroskopi ile karakterizasyonu
6. Kutu sayma boyutu ile laminin yapılarının karakterizasyonu
7. Elektron mikroskobu ile laminin yapılarının karakterizasyonu
Laminin-111, kısa kollarının ucunda kendi kendine birleşen üç alana sahip trimerik bir proteindir (Şekil 1A). Uygun şekilde işlendiğinde, kısa kollar, daha büyük uzamsal ölçeklerde difüzyonla sınırlı agrega fraktal özellikleri gösteren altıgen bir kafes (Şekil 1B,1C) halinde polimerize olabilir (Şekil 2). Kalsiyum içeren nötr-pH tamponlarında inkübe edilen laminin, bir anti-Ln1 antikoru i...
Lamininler, epitel, kas ve nöral organ sistemlerinde ECM'nin önemli bir unsurunu temsil eder ve in vitro hücrelerin fonksiyonel farklılaşmasını düzenlemede önemli roller oynadığı gösterilmiştir. Artan kanıtlar, hücrelere gösterilen laminin yapısının, sinyalizasyonunu ve sonuçta ortaya çıkan hücre fenotipini15,16 düzenlediğini göstermektedir, bu nedenle Ln1 mikroyapısını kontrol etme yöntemleri, bu alanlarda çalışan temel biyologl...
Bu çalışma, ABD Enerji Bakanlığı'nın himayesinde, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı tarafından DE-AC52-07NA27344 Sözleşmesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. IM sürümü LLNL-JRNL-799443.
Bu çalışma Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı LDRD 18-ERD-062 (C.R.'ye) tarafından finanse edildi. John Muschler'e DgKO ve DgKI hücrelerine verdiği nazik hediye için teşekkürler. Elektron mikroskobu numunesi hazırlama ve veri toplama konusunda tavsiye ve yardım için California Üniversitesi Berkeley Elektron Mikroskobu Laboratuvarı personeline teşekkür ederiz.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10% formalin | Sigma Aldrich | HT501128 | |
Anti-Laminin primary antibody | Sigma Aldrich | L9393 | |
Anti-Rabbit Alexafluor 488 secondary antibody | Thermo | A32731 | |
Bovine Serum Albumin | Sigma Aldrich | A9418 | |
CaCl2 | Sigma Aldrich | C4901 or similar | |
Cell Culture Incubator | Thermo | Heracell 150 or similar | |
Centrifuge for microcentrifuge tubes | Eppendorf | 5418 or similar | |
Confocal Microscope | Zeiss | LSM 710 or equivalent | |
Coverslips | Thermo | 25CIR-1 or similar | |
DMEM-F12, Liquid, High Glucose, +HEPES, L-glutamine, +Phenol red | Thermo | 11330107 | |
EGF (Epidermal Growth Factor) | Sigma Aldrich | 11376454001 | |
Fluorescently Labeled Laminin | Cytoskeleton Inc | LMN02 | |
Gentamicin | VWR | VWRV0304-10G | |
Glutaraldehyde | Sigma Aldrich | G5882 | |
HCl | Sigma Aldrich | 320331 or similar | |
Hydrocortisone | Sigma-Aldrich | H0888-5G | |
Insulin | Sigma Aldrich | 16634-50mg | |
MepG Dystroglycan Knockout Cells | LBNL | N/A | |
NaOH | Sigma Aldrich | S8045 or similar | |
Normocin | Invivogen | ant-nr-1 | |
Osmium Tetroxide | Sigma Aldrich | 75633 | |
Ovine Prolactin | Los Angeles Biomedical Research Institute | Ovine Pituitary Prolactin | |
Phalloidin | Thermo | A22287 | |
Phosphate Buffered Saline | Thermo | 10010023 or similar | |
Purified Laminin-111 | Sigma Aldrich | L2020-1MG | |
Recombinant human Nidogen-1, carrier free | R&D systems | 2570-ND-050 | |
Sodium Acetate | Sigma Aldrich | S2889 or similar | |
Sodium Cacodylate | Sigma Aldrich | C0250 | |
Sterile filters | Millipore | SLGP033RS or similar | |
Tris | Sigma Aldrich | 252859 or similar | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | |
Ultra-low protein binding tubes | VWR | 76322-516, 76322-522 or similar | |
Ultrapure water | Thermo | 15230253 or similar |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır