Name: in vivo biosensor tracks non-apoptotic caspase activity in drosophila
Uploaded: 2016-11-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Biosensor Tracks Non-apoptotic Caspase Activity in Drosophila at JoVE.com

Wij danken Polan Santos en Darren Obbard voor Drosophila illustraties in Fig. 2a, Marcelo Jacobs-Lorena voor het gebruik van de JHMRI insectary. Dit werk werd ondersteund door het Life Science Research Foundation fellowship (HLT), University Grants Committee van de Hong Kong AoE / B-07/99 (MCF), en NIH subsidies NS096677, NS037402 en NS083373 (JMH). Ho Lam Tang is een Shurl en Kay Curci Foundation Fellow van de Life Sciences Research Foundation.

1. Bereiding van CaspaseTracker Flies <ol><li> Ter voorbereiding CaspaseTracker (DQVD) vliegt voor experimenten uit te voeren deze kruising: UBI-CaspaseTracker x G-TRACE (UAS-RFP, UAS-FLP; Ubi&gt; Stoppen&gt; GFP-NLS), door de overdracht van 7-10 maagd vrouw (of man) vliegen die de caspase biosensor substraat mCD8-DIAP1 Gal4-gedreven door de ubiquitine-promoter 35 tezamen met eenzelfde aantal mannelijke (of vrouwelijke) G-TRACE vliegen, waarbij het tweede chromosoom Cyo balanceerinrichting...

Hier illustreren we de bouw en de innerlijke werking van CaspaseTracker dat de detectie van een brede basale caspase-activiteit in gezonde weefsels te vergemakkelijken. De kritische stappen voor het detecteren van niet-apoptotische caspase activiteit in vivo zijn: 1) het genereren van vliegen met de biosensor transgen 2) na caspase-reporter functie met geschikte controles, 3) de toepassing dissectie technieken om alle interne orgaansystemen van de volwassen Drosophila observeren, en 4) onderscheiden bi...

Caspasen zijn cysteïne proteasen die apoptotische celdood bemiddelen door het splitsen van een groot aantal intracellulaire eiwitten na sleutel aspartaat residuen. Bijvoorbeeld, initiator caspases te activeren effector caspasen, derepresseren DNA nucleasen, splitsen cytoskelet componenten en de lipide samenstelling van celmembranen veranderen om snel te ontmantelen cellen en hun erkenning en engulfment stimuleren door naburige cellen die beschikken over de cel lijken. 1-4 Er wordt geschat dat miljarden cellen sterven per dag in het menselijk lichaam, en apoptose is een belangrijk mechanisme van door chemotherapie geïnduceerde tumorceldood. 5 een andere groep caspasen kan celdood dan veroorzaken bij verschillende niet-apoptotische processen aangeboren immuniteit stimuleren. 6, het meeste onderzoek op caspases is gericht op hun pro-dood functies. Interessant vroeg bewijs op het gebied bleek dat dezelfde caspasen verantwoordelijk voor het bevorderen celdood ook niet dood fzalven. Baanbrekende studies hebben aangetoond dat caspasen zijn betrokken bij diverse cellulaire functies in gezonde cellen, waaronder de regulering van celproliferatie en celmigratie tijdens embryogenese. 7-9 Caspasen zijn vereist voor spermatide individualisering in Drosophila 10,11, voor het blokkeren van een alternatieve necroptotic celdood in muizen 12,13, en microRNA verwerking in C. elegans. 14,15 In misschien de langste duur cellen, neuronen, caspasen en andere apoptotische mechanisme betrokken zijn bij de regulering van de neuronale activiteit van snoeien synaptische uiteinden, een proces vermoedelijk essentieel zijn andere synapsen voor leren en geheugen versterken. 16- 18 Het is mogelijk dat caspases pruning een soort mini-apoptose kleine neuronale uitsteeksels niet met hele celdood bevorderen. 19 echter caspasen kunnen alternatieve functies verbonden moeten apoptose-achtige verschijnselen. 20,21 dubbelrols in het leven en de dood zijn niet uniek voor caspases; BCL-2 familie eiwitten en cytochroom c zijn rol in cellulaire energetica in gezonde cellen, maar maken ook deel uit van de kern apoptotische route die geactiveerd wordt door veel celtypen stress. 22-25 Hoewel niet bewezen, lijkt het logisch dat de evolutie dag is gekoppeld -Jobs dood-banen binnen dezelfde moleculen om tijdig eliminatie van ongeschikte of ongewenste cellen te waarborgen. Op dit moment worden de moleculaire mechanismen van apoptotische caspase activiteit begrepen, en de mate van niet-apoptotische caspase activiteit tijdens embryonale ontwikkeling en in volwassen weefsels is ook niet bekend. Een belangrijke uitdaging is de moeilijkheid in het onderscheiden van dag-banen van de dood-banen van caspases. In tegenstelling tot apoptose en pyroptosis wanneer caspase-activiteit wordt versterkt door een proteolytische cascade worden de dag-banen van caspases verwacht bij veel lagere niveaus van enzymatische activiteit, vermoedelijk beneden detectie plaatsvinden door vele beschikbare technologies. Voor de hier gepresenteerde werk, anderen ontwikkeld diverse caspase biosensoren voor verschillende doeleinden. De SCAT biosensoren (bijv ECFP-DEVD-Venus) snel op te sporen real-time caspase-activiteit in gekweekte cellen en dierlijke weefsels met behulp van FRET. 26,27 Bij caspase decollete, de kern gerichte GFP deel van Apoliner (mCD8-RFP-DQVD- nucGFP) ondergaat subcellulaire herlokalisatie binnen enkele minuten wanneer de plasmamembraan-tether wordt gesplitst door caspases. 28 Evenzo NES-DEVD-YFP-NLS ApoAlert-pCaspase3-Sensor () herlokaliseert van het cytoplasma naar de kern op caspase decollete. 29,30 Meer voor kort werd de chromofoor in iCasper slim ontworpen om fluoresceren wanneer gesplitst door caspases, waardoor de detectie van biosensor in real-time in neuronen van Drosophila embryo&#39;s, maar vooral in combinatie met een ontwikkelingsstoornis celdood. 31 caspase-afhankelijke dood van olfactorische neuronen tijdens veroudering was demonstbeoordeeld door immunodetectie van de caspase-gesplitste vorm van CPV biosensoren (bijvoorbeeld mCD8 PARP-Venus). 32,33 Belangrijk is dat de geactiveerde vorm van caspase-3 in afwezigheid van celdood gedetecteerd door gevoelige immunostain in stekels van gekweekte neuronen, en in het soma via caspase-afhankelijke fluorescentie van het nucleaire CellEvent reporterkleurstof, maar probleemgevallen door foto-toxiciteit, hoewel celdood werd uitgesteld tot na wervelkolom eliminatie. 19 Aldus nieuwe caspase biosensoren nodig detecteren en volgen basale cellen met caspase-activiteit in vivo. Om deze moeilijkheden te overwinnen, genereerden wij een nieuwe tweekleurige caspase biosensor, aangewezen CaspaseTracker. Deze strategie combineert een aangepaste versie van de Drosophila caspase-gevoelige Apoliner biosensor 28 met de Drosophila G-TRACE FRT recombinasesysteem 34 permanent labelen en volgen cellen in vivo. &lt;sup&gt; 35 Het Gal4-geactiveerde G-trace systeem maakt het mogelijk zeer lage niveaus van caspases tot CaspaseTracker activeren, wat resulteert in RFP expressie in het cytoplasma en permanente GFP expressie nucleair doelwit in een cel die ooit caspase activiteit heeft meegemaakt. 35 Dit systeem kan labelen cellen in leven in gehele dieren met behulp van Drosophila melanogaster, een soepel en veel gebruikt model voor de studie van caspases en celdood. 36-38

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="949">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">CONSUMABLES AND REAGENTS</td>
			<td style="width:229px;"></td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td style="width:223px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vectashield</td>
			<td style="width:229px;">Vector Products</td>
			<td style="width:225px;">H-1000</td>
			<td>Mounting medium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Forceps</td>
			<td style="width:229px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:225px;">#505 (110mm, #5)</td>
			<td>Dumont tweezer biology grade, stainless steel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hanging Drop Slides</td>
			<td style="width:229px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:225px;">12-565B</td>
			<td>Glass slides</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hoechst 33342</td>
			<td style="width:229px;">Molecular Probes</td>
			<td style="width:225px;">H1399</td>
			<td>DNA stain</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Alexa Fluor 633 Phalloidin</td>
			<td style="width:229px;">Molecular Probes</td>
			<td style="width:225px;">A22284</td>
			<td>Actin stain</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:273px;">Rat-Elav-7E8A10 anti-elav antibody</td>
			<td style="width:229px;">&#160;Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB)</td>
			<td style="width:225px;">Antibody Registry ID:&#160; AB_528218&#160;</td>
			<td>Stain for Drosophla pan-neuronal ELAV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Cleaved caspase-3 (Asp175) antibody</td>
			<td style="width:229px;">Cell Signaling Technology</td>
			<td style="width:225px;">#9661</td>
			<td>Stain for active fragment of caspase-3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ProLong Gold antifade reagent</td>
			<td style="width:229px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:225px;">P36934</td>
			<td>to preserve fluorophores&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">ProLong Diamond Antifade Mountant</td>
			<td style="width:229px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:225px;">P36961</td>
			<td>to preserve fluorophores&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">SylGard 182 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td style="width:229px;">Dow Corning&#160;</td>
			<td style="width:225px;">Product code: 0001023934</td>
			<td>for dissection plates</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">EQUIPMENT</td>
			<td style="width:229px;"></td>
			<td style="width:225px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LSM780 confocal microscope</td>
			<td style="width:229px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:225px;">N/A</td>
			<td>Imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Carl Zeiss Stereomicroscope Stemi 2000&#160;</td>
			<td style="width:229px;">Carl Zeiss</td>
			<td style="width:225px;">N/A</td>
			<td>Drosophila dissection</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:273px;">AmScope Fiber Optic Dual Gooseneck Microscope Illuminator, 150W</td>
			<td style="width:229px;">AmScope</td>
			<td style="width:225px;">WBM99316&#160;</td>
			<td>Light source</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo biosensor tracks non-apoptotic caspase activity in drosophila

Caspases are the key mediators of apoptotic cell death via their proteolytic activity. When caspases are activated in cells to levels detectable by available technologies, apoptosis is generally assumed to occur shortly thereafter. Caspases can cleave many functional and structural components to cause rapid and complete cell destruction within a few minutes. However, accumulating evidence indicates that in normal healthy cells the same caspases have other functions, presumably at lower enzymatic levels. Studies of non-apoptotic caspase activity have been hampered by difficulties with detecting low levels of caspase activity and with tracking ultimate cell fate in vivo. Here, we illustrate the use of an ultrasensitive caspase reporter, CaspaseTracker, which permanently labels cells that have experienced caspase activity in whole animals. This in vivo dual color CaspaseTracker biosensor for Drosophila melanogaster transiently expresses red fluorescent protein (RFP) to indicate recent or on-going caspase activity, and permanently expresses green fluorescent protein (GFP) in cells that have experienced caspase activity at any time in the past yet did not die. Importantly, this caspase-dependent in vivo biosensor readily reveals the presence of non-apoptotic caspase activity in the tissues of organ systems throughout the adult fly. This is demonstrated using whole mount dissections of individual flies to detect biosensor activity in healthy cells throughout the brain, gut, malpighian tubules, cardia, ovary ducts and other tissues. CaspaseTracker detects non-apoptotic caspase activity in long-lived cells, as biosensor activity is detected in adult neurons and in other tissues at least 10 days after caspase activation. This biosensor serves as an important tool to uncover the roles and molecular mechanisms of non-apoptotic caspase activity in live animals.

Er zijn twee belangrijke componenten waarmee CaspaseTracker om caspase-activiteit te detecteren in de normale gezonde cellen (figuur 1a). De eerste is een 146 aminozuur caspase afsplitsbare polypeptide gemodelleerd naar de caspase biosensor Apoliner (figuur 1b). 28 Deze polypeptide is afgeleid van DIAP1 (Drosophila remmer van apoptose) met een natuurlijk voorkomend caspase plaats die wordt gesplitst tijdens apoptose typisch door caspa...

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Biosensor Tracks Non-apoptotic Caspase Activity in Drosophila at JoVE.com

In Vivo Biosensor Tracks Non-apoptotic Caspase Activity in Drosophila

Gezonde cellen in gehele dieren die lage niveaus van caspase activiteit bevatten detecteren, de aangewezen CaspaseTracker gevoelige biosensor werd gegenereerd voor Drosophila. Caspase-afhankelijke biosensor activiteit gedetecteerd in langlevende gezonde cellen in de inwendige organen van volwassen dieren onder geoptimaliseerde omstandigheden gekweekt bij afwezigheid van dood stimuli.

In Vivo Tracks Biosensor Non-apoptotische caspase activiteit in Drosophila

Caspases are the key mediators of apoptotic cell death via their proteolytic activity. When caspases are activated in cells to levels detectable by ...

Research

JoVE Journal

Biology

In Vivo Biosensor Tracks Non-apoptotic Caspase Activity in Drosophila

Mesoscopic Fluorescence Tomography for In-vivo Imaging of Developing Drosophila

Mesoscopic Fluorescence Tomography for In-vivo Imaging of Developing Drosophila

Mesoscopische Fluorescentie Tomografie voor In-vivo Imaging van de ontwikkelingslanden Drosophila</em

Visualizing  developing organ formation as well as progession and treatment of disease often  heavily relies on the ability to optically interrogate ...

Preparation of embryos for Electron Microscopy of the Drosophila embryonic heart tube

Preparation of embryos for Electron Microscopy of the Drosophila embryonic heart tube

De voorbereiding van embryo&#39;s voor Elektronenmicroscopie van de Drosophila Embryonale hart buis

The morphogenesis of the Drosophila  embryonic heart tube has emerged as a valuable model system for studying cell migration, cell-cell adhesion and cell ...

In-vivo Centrifugation of Drosophila Embryos

In-vivo Centrifugation of Drosophila Embryos

In-vivo Centrifugeren van Drosophila embryo&#39;s

A major strategy for purifying and isolating different types of intracellular organelles is to separate them from each other based on differences in ...

In vivo Imaging of Intact Drosophila Larvae at Sub-cellular Resolution

In vivo Imaging of Intact Drosophila Larvae at Sub-cellular Resolution

In vivo beeldvorming van Intact Drosophila larven aan Subcellulaire resolutie

Recent improvements in optical imaging, genetically encoded fluorophores and genetic tools allowing efficient establishment of desired transgenic animal ...

Imaging Cell Shape Change in Living Drosophila Embryos

Imaging Cell Shape Change in Living Drosophila Embryos

Imaging Cel Vorm wijzigen in Living Drosophila Embryo&#39;s

The developing Drosophila melanogaster embryo undergoes a number of cell shape changes that are highly amenable to live confocal imaging.  Cell shape ...

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Wonen Imaging van apoptotische cel Clearance tijdens<em&gt; Drosophila</em&gt; Embryogenese

The  proper elimination of unwanted or aberrant cells through apoptosis and  subsequent phagocytosis (apoptotic cell clearance) is crucial for normal  ...

An in vivo Crosslinking Approach to Isolate Protein Complexes From Drosophila Embryos

An in vivo Crosslinking Approach to Isolate Protein Complexes From Drosophila Embryos

Een In vivo Crosslinking Aanpak eiwitcomplexen te isoleren van Drosophila Embryo&#39;s

Many cellular processes are controlled by multisubunit protein complexes. Frequently these complexes form transiently and require native environment to ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

Functionele Het oplossen en Channel activiteit Metingen van gezuiverde wildtype en mutante CFTR eiwit

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Measurement of Larval Activity in the Drosophila Activity Monitor

Measurement of Larval Activity in the Drosophila Activity Monitor

Meting van larvale activiteit in de<em&gt; Drosophila</em&gt; Activity Monitor

Drosophila larvae are used in many behavioral studies, yet a simple device for measuring basic parameters of larval activity has not been available. This ...

Real-time In Vivo Recording of Arabidopsis Calcium Signals During Insect Feeding Using a Fluorescent Biosensor

Real-time In Vivo Recording of Arabidopsis Calcium Signals During Insect Feeding Using a Fluorescent Biosensor

Real-time In Vivo opname van Arabidopsis Calcium signalen tijdens insecten voeden met behulp van een fluorescerende Biosensor

Calcium ions are predicted to be key signaling entities during biotic interactions, with calcium signaling forming an established part of the plant ...