Summary

الأمعاء C. ايليجانس "كنموذج" ل Morphogenesis التجويف بين الخلايا و في فيفو الاستقطاب نشوء غشاء حيوي على مستوى الخلايا المفردة: وضع العلامات تلطيخ جسم والخسارة [رني] من وظيفة تحليل وتصوير

Published: October 03, 2017
doi:

Summary

شفافية يمكن الأمعاء C. ايليجانس بمثابة “في فيفو أنسجة دائرة” لدراسة أبيكوباسال الغشاء والتجويف نشوء حيوي على مستوى خلية واحدة وسوبسيلولار أثناء توبولوجينيسيس متعددة الخلايا. هذا البروتوكول يصف كيفية الجمع بين العلامات القياسية والوراثية فقدان لوظيفة [رني/] والنهج المجهري تشريح هذه العمليات على مستوى جزيئي.

Abstract

أنابيب متعددة الخلايا، والوحدات الأساسية للأجهزة الداخلية كلها، تتكون من الخلايا الظهارية أو بطانية الاستقطاب، مع قمي أغشية بطانة الأغشية التجويف و basolateral الاتصال ببعضها البعض و/أو المصفوفة خارج الخلية. كيف عدم التكافؤ هذا الغشاء مميزة هو إنشاء وصيانة خلال morphogenesis الجهاز لا تزال دون حل مسألة بيولوجيا الخلية. ويصف هذا البروتوكول الأمعاء C. ايليجانس كنموذج لتحليل نشوء الاستقطاب غشاء حيوي خلال أنبوب morphogenesis، مع التركيز على نشوء حيوي الغشاء والتجويف قمي. يتم ترتيب C. ايليجانس العشرين خلايا ظهارة الأمعاء الطبقات واحدة في أنبوب متناظرة ثنائيا بسيطة، تسمح بتحليل على مستوى خلية واحدة. يحدث استقطاب الغشاء متزامنا مع انقسام الخلية الاستقطاب والهجرة خلال embryogenesis مبكرا، ولكن حيثياته الاستقطاب نشوء غشاء حيوي لا تزال في جميع أنحاء نمو اليرقات، عند الخلايا لم تعد تتكاثر ونقل. الإعداد الأخير يسمح أحد لفصل سوبسيلولار التغييرات التي تتوسط هذه العمليات الاستقطاب مختلفة، صعوبة التمييز في معظم الأقطاب نماذج في وقت واحد. قمي، باسولاتيرال الغشاء-، هالة-، سيتوسكيليتال-ويمكن المسمى اندوميمبراني المكونات وتتبعها البروتينات فيوجن التجارة والنقل في جميع أنحاء تطوير أو تقييم في الموقع تلطيخ جسم. جنبا إلى جنب مع التنوع الوراثي للكائن، الأمعاء C. ايليجانس مما يوفر نموذجا فريداً في فيفو للمرئي، والإنمائية والتحليل الوراثي الجزيئي لغشاء الاستقطاب ونشوء حيوي أنبوب. وتشمل أساليب محددة (جميع القياسية) الموصوفة هنا كيفية: تسمية مكونات سوبسيلولار المعوية تلطيخ جسم؛ تحليل الجينات المعنية في نشوء الاستقطاب غشاء حيوي حسب دراسات فقدان لوظيفة تكييف الجينات توبولوجينيسيس عادة ضرورية؛ تقييم العيوب القطبية خلال مراحل النمو المختلفة؛ تفسير تعمل ابيفلوريسسينسي والتدخل التفاضلية التباين (DIC) والفحص المجهري [كنفوكل]؛ التحديد الكمي للعيوب البصرية. هذا البروتوكول يمكن تكييفها لتحليل أي من الجزيئات حفظت كثيرا المشاركة في قطبية الظهارية، ونشوء غشاء حيوي، morphogenesis الأنبوبة والتجويف.

Introduction

الجيل الاختلالات الخلوية وسوبسيلولار، مثل تشكيل المجالات غشاء الاستقطاب، أهمية حاسمة في morphogenesis والوظيفة ل الخلايا والأنسجة والأعضاء1. دراسات بشأن نشوء الاستقطاب غشاء حيوي في epithelia تبقى تحديا تقنيا، نظراً للتغييرات الاتجاه في توزيع مكونات سوبسيلولار تعتمد على متعددة متتالية وتزامنت خارج الخلية وداخل الخلية الإشارات التي من الصعب فصل في معظم النماذج وتعتمد بشدة على النظام النموذجي. النموذج المعروضة هنا-مفردة الطبقات الأمعاء ايليجانس كاينورهابديتيس -نسيج بساطة الرائعة. جنبا إلى جنب مع خلية واحدة قناة C. ايليجانس مطرح (انظر المصاحبة للورق في نشوء الاستقطاب غشاء حيوي في القناة مطرح C. ايليجانس )2، فإنه يوفر العديد من المزايا الفريدة لتحديد هوية و توصيف الجزيئات اللازمة لنشوء الاستقطاب غشاء حيوي. حفظ العظة الأقطاب الجزيئية من الخميرة لرجل جعل هذا الجهاز اللافقارية بسيطة ممتازة “في فيفو الأنسجة الدائرة” لمعالجة مسائل على قطبية الظهارية التي ذات صلة مباشرة بالنظام البشري، الذي لا يزال بعيد مجمع للسماح بتشريح المرئية لهذه الأحداث في الواحد الخلية المستوى في فيفو.

على الرغم من أن كانت متعددة الأقطاب المصانة العظة من مصفوفة اكستراسيلوار (1)، (2) غشاء البلازما وتقاطعات والاتجار حويصلية (3) داخل الخلايا المحددة3، المبادئ الأساسية لإدماجها في عملية نشوء حيوي الأغشية والأنسجة الظهارية الاستقطاب هو غير مفهومة4. نماذج خلية واحدة الكلاسيكية في فيفو (e.g.S. cerevisiae واقحه C. ايليجانس ) حددت الحرجة وكان لها دور أساسي في تحديد مبادئ انقسام الخلية الاستقطاب والاستقطاب الأمامي الخلفي قطبية المرتبطة بغشاء المحددات (جتباسيس/مركز السيطرة على الأمراض-42 الصغيرة، بارس معيبة التقسيم)5،6، ولكنها تعتمد على التماثل الفريد كسر العظة (ندبة برعم، دخول الحيوانات المنوية) وتفتقر إلى المضمون مفرق المجالات غشاء أبيكوباسال، ويفترض أن أبيكوباسال داخل الخلايا المناظرة الفرز الآلية. معرفتنا الحالية المنظمة للاتجار بالاستقطاب في ابيثيليا، ولكن أساسا يعتمد على الزراعات الأحادية الثدييات في 2D7، التي تفتقر إلى الرموز خارج الخلية وإنمائية الفسيولوجية التي يمكن تغيير مواقف غشاء مجالات واتجاهات مسارات الاتجار (بتبديل من 2D إلى 3D في المختبر نظم الثقافة وحدها تكفي لعكس قطبية الغشاء في الخلايا مدكك (مدين-داربي الكلي الناب))8. في فيفو الدراسات الإنمائية في قطبية الظهارية في الكائنات اللافقارية نموذج أجريت في البداية في شقة ابيثيليا، على سبيل المثال في البشرة melanogaster المورفولوجية ، حيث أنها حددت مساهمة حاسمة من مفرق ديناميات الهجرة الخلية الاستقطاب وخلية ورقة حركة9، والاتجار بالأشخاص اندوسيتيك للأقطاب صيانة10. 3D في المختبر و في فيفو تحليل morphogenesis التجويف في epithelia أنبوبي في الخلايا مدكك والأمعاء C. ايليجانس ، حددت على التوالي، مؤخرا شرط الاتجار داخل الخلايا دي نوفو المجال (قمي) ونشوء حيوي التجويف وتحديد المواقع11،،من1213. السمك من أنبوبي (مقابل مسطحة) الخلايا الظهارية ميزة لتحليل أوجه عدم التماثل سوبسيلولار 3D نظراً لأنه يسمح بتمييز بصرية متفوقة من غشاء قمي لومينال، وتقاطعات أبيكو الجانبية، والغشاء الجانبي، مواقف العضيات داخل الخلية. لهذه المزايا البصرية، يضيف الطراز C. ايليجانس فيفو في الإعداد والمحور التنموي، الشفافية والبساطة في خطة الهيئة، خلية ثابتة ومحددة بالنسب، التحليلي (الجينية) والمزايا الإضافية المبينة أدناه.

C. ايليجانس نفسها هي الدودة هيكل أنبوبي الشفافية والهندسة المعمارية البسيطة التي جعل أجهزتها الداخلية وبالمثل أنبوبي يمكن الوصول مباشرة إلى تحليل البصرية morphogenesis الأنبوبة والتجويف. العشرين خلايا الأمعاء (الخلايا 21 أو 22 في بعض الأحيان) في14 مشتقة من خلية واحدة السلف (ه) ووضع من ظهارة مزدوج الطبقات الالكترود خطوة واحدة، في أنبوب متناظرة ثنائيا من تسع حلقات INT (أربع خلايا في الحلقة الأولى؛ 1 الشكل التخطيطي)14،،من1516. وقدم تحليل النسب والأنسجة في الأمعاء، يحدد في البداية البصريات نومارسكي عبر الهويات النووية17وفي وقت لاحق مجهرية الأسفار عبر أغشية المسمى، الحرجة ثاقبة في morphogenesis، في خاصة متطلبات خلية مستقلة والخلية غير ذاتية لاتجاهي خلية الانقسامات وحركات (مثلاً، الالكترود، عدم التماثل اليمين واليسار، وتناوب الأنبوب الأمامي والخلفي)14،18 . مواصفات الخلية اندوديرمال المبكر وشبكة تنظيمية الجينات السيطرة على تطوير هذا الجهاز النموذجي الاستنساخ هي كذلك تتسم19،20. هنا، ومع ذلك، ينصب التركيز على تحليل الغشاء الاستقطاب ونشوء حيوي التجويف في خلايا أنبوبية واحدة، والتباينات داخل الخلايا اندوميمبرانيس وبني سيتوسكيليتال والعضيات التي تصاحب هذه العملية. تيسير التحليل ببساطة هذا الأنبوب، حيث تواجه جميع الأغشية قمي (على مستوى ultrastructural الموقر قبل زغيبات) التجويف وتواجه جميع الأغشية القاعدية على سطح الأنبوب الخارجي، مع الأغشية الجانبية الاتصال ببعضها البعض، يفصل غشاء قمي بالوصلات (1 الشكل التخطيطي؛ وانظر المراجع (21من16،) C. ايليجانس-منظمة معينة من ضيق ومكونات مفرق أدهيرينس). ومن ثم نشوء حيوي غشاء قمي المصادف morphogenesis التجويف. وعلاوة على ذلك، تقريب حجم الخلايا المعوية الكبار-الخلايا أكبر من هذه الحيوانات الصغيرة (باستثناء الخلية مطرح)-حجم خلية الثدييات، سمحت في فيفو البصرية تتبع العناصر سوبسيلولار، مثل حاول مسارات حويصلة، الذي عادة في المختبر في صحن ثقافة.

غرض هذا التحليل الخلوي وسوبسيلولار، وضع العلامات المناسبة أمر بالغ الأهمية. غشاء إندو أو البلازما المعوية المجالات، تقاطعات، سيتوسكيليتاليمكن تصور الهياكل ونوى وغيرها العضيات سوبسيلولار بوصفها مكوناتها الجزيئية المحددة. العديد من مكونات هذه تميزت ولا تزال تكتشف (الجدول 1 أمثلة قليلة ويشير إلى الموارد). على سبيل المثال، كانت جزيئات مختلفة التمييز بين المقصورات أنبوبي و/أو حويصلية من النظام اندوميمبراني المعوية، ولائحة غولجي عبر حويصلات غولجي وظيفة لغشاء البلازما، حددت22. المحددة البروتينات (فضلا عن الدهون والسكريات) يمكن أما أن المسمى مباشرة أو غير مباشرة عن طريق ربط البروتينات. ويركز هذا البروتوكول في الموقع الضد تلطيخ عينات ثابت، واحد من اثنين من تقنيات وضع العلامات القياسية (انظر الورقة المرفقة على توبولوجينيسيس قناة مطرح لوصف تقنية أخرى2في فيفو وسم عن طريق اندماج بروتين فلوري-الذي يطبق مباشرة إلى الأمعاء؛ الجدول 2 يقدم أمثلة من المروجين الأمعاء الخاصة التي يمكن استخدامها لمحرك التعبير عن هذه البروتينات الانصهار للامعاء). مزدوجة أو متعددة العلامات مع أي نهج أو بمزيج من كلا زائد إضافية الكيميائية تلطيخ، يسمح القرار البصرية متعمقة أكبر ودراسة التغيرات المكانية والزمانية في التعريب المشارك وتوظيف محددة الجزيئات أو مكونات سوبسيلولار (الشكل 2). تثبيت البرنامج وتلطيخ الإجراءات الموضحة في الحفاظ على دعم البروتوكول هذا البروتين الفلورية الخضراء (بروتينات فلورية خضراء) وسم أثناء إجراءات إيمونوستينينج. للتصوير، مفتاح النقاط للكشف عن ووصف وصف توبولوجينيسيس تعمل عن طريق الإجراءات القياسية مجهرية (الأسفار [كنفوكل] وتشريح مجهرية) (، منالشكل 3 4). ويمكن تمديد هذه بدقة أعلى التصوير النهج، لمثيل سوبيريسولوشن المجهري وانتقال الميكروسكوب الإلكتروني (غير المذكورة هنا).

أن نقطة قوة رئيسية لهذا النظام هو القدرة على تحليل الأقطاب في الخلايا الفردية في مراحل إنمائية مختلفة، من امبريوجينيسيس من خلال مرحلة البلوغ. على سبيل المثال، يمكن تتبع نشوء حيوي المجال والتجويف غشاء قمي طوال التنمية على مستوى خلية واحدة عن طريق وضع العلامات مع إدارة مخاطر المؤسسات-1، رابط عاليا يحافظ غشاء-أكتين Ezrin-راديكسين-موسين الأسرة23،24 . 1-إدارة مخاطر المؤسسات يتصور غشاء قمي نشوء حيوي (1) خلال أنبوب الجنينية morphogenesis، عندما يحدث متزامنا مع انقسام الخلية الاستقطاب والهجرة (نقل الخلايا من حولها التجويف خلال الالكترود)15؛ (2) خلال أواخر تمديد أنبوب الجنينية واليرقات التي تشرع في غياب انقسام الخلية أو الهجرة؛ و (3) في الأمعاء الكبار، حيث يتم الاحتفاظ بمجالات استقطاب غشاء (الشكل 1). في ظهارة اليرقات بعد الانقسامية الآخذة في التوسع، نوفو دي استقطاب الغشاء وبالتالي يمكن فصل نشوء حيوي من الأنسجة الاستقطاب morphogenesis، وغير ممكن في معظم النماذج قطبية الظهارية في الجسم الحي وفي المختبر ، بما في ذلك مع القرار خلية واحدة (مثل 3D مدكك كيسه نموذج8). مع وضع العلامات للمكونات الأخرى، يوفر هذا الإعداد الفرصة (لا سيما في المرحلة L1 اليرقات عندما يكون أعلى نسبة السيتوبلازم/نواة الخلايا) لتمييز تلك التغييرات داخل الخلايا الخاصة باستقطاب الغشاء نشوء حيوي ( مثل إعادة توجيه مسارات الاتجار) من تلك المطلوبة في الوقت ذاته لانقسام الخلية الاستقطاب والهجرة.

براعة الوراثية C. ايليجانس معروف25ويجعل من نظام نموذج قوية للتحليل الجزيئي لأي مسألة بيولوجية. دراسة بشأن morphogenesis، على سبيل المثال، يمكن أن تبدأ مع سلالة البرية من نوع، سلالة محوره وراثيا حيث يسمى هيكل مصلحة (مثل غشاء) مع علامة مضيئة أو بخسارة أو الربح-من-وظيفة متحولة مع وجود خلل في هذا الهيكل. دراسة وراثية عكس نموذجية قد تولد متحولة حيث يتم حذف الجينات للفائدة في germline (مثلاً قبل حذف مستهدفة)، تعديل بواسطة الطفرات (عادة ما تنتج الطفرات مع ما يترتب عليه من خسائر أو الحد من مكاسب في الدالة من الجينات)، أو حيث ينخفض نسخة من [رني]. السهولة [رني] عن طريق تغذية في C. ايليجانس26 كما يفسح لتصميم شاشات المستهدفة التي تدرس مجموعة أكبر من الجينات للفائدة. يمكن القول أن أعظم قوة كائن الطراز الوراثي هي القدرة على إجراء في فيفو الأمام شاشات (مثل الطفرات، شاشات [رني] منتظمة أو على نطاق الجينوم) التي تسمح بتحقيق غير منحازة في سبب الجزيئية النمط الظاهري الفائدة. على سبيل المثال، البصرية غير متحيزة [رني] C. ايليجانس توبولوجينيسيس الشاشة، بدءاً الحيوانات المحورة وراثيا مع إدارة مخاطر المؤسسات-1-المسمى الأغشية قمي، اكتشفت فضول قطبية المعوية عكسها التحويل والنمط الظاهري التجويف حمل خارج الرحم، تستخدم هنا كمثال لهذا النوع من التحليل. هذه الشاشة تحديد استنفاد جليكوسفينجوليبيدس (جسلس؛ الدهون غشاء تلزم، حددت عن طريق هذه الإنزيمات GLS-السكروز) ومكونات كلاثرين معطف حويصلة وبه محول AP-1 كالعيوب الجزيئية المحددة تسبب هذه الأقطاب وبذلك تميز هذه الاتجار الجزيئات في فيفو العظة تحويل النمط الظاهري، قطبية غشاء قمي والتجويف12،13لتحديد المواقع. عندما بدءاً النمط الظاهري الطفرات وراثية محددة/morphogenesis، مثل شاشات (أو تجارب التفاعل الوراثية/[رني] مرة واحدة) يمكن أيضا دراسة التفاعلات الوظيفية بين اثنين أو متعددة الجينات للفائدة (انظر المصاحبة للورقة على مطرح قناة للحصول على مثال لمثل هذا التحليل)2. ويركز هذا البروتوكول على [رني] الذي، بالإضافة إلى قدرتها على تحديد الجينات الخسارة التي يتسبب النمط الظاهري في الشاشات إلى الأمام، مباشرة ويوفر مزايا محددة لتحليل morphogenesis. منذ منتجات الجينات توجيه morphogenesis غالباً ما تعمل بطريقة تعتمد على الجرعة، عادة ما تكون ناجحة في توليد طائفة تعمل [رني]. القدرة على توليد المعلومات فقدان جزئي للدالة تعمل كما يساعد على معالجة هذه المشكلة أن غالبية الجينات توبولوجينيسيس مهمة ضرورية وأن خسائرهم تسبب العقم والفتك الجنينية المبكرة. هذا البروتوكول يتضمن الشرطي [رني] استراتيجيات للتغلب على هذه الصعوبة ويقترح سبلاً لتحسين توليد طائفة أوسع من تعمل، مثل سلسلة الاليلي الطفرات التي تنتجها.

Protocol

1. وسم الأمعاء C. ايليجانس ملاحظة: انظر الورقة المرفقة بالكتاب على تحليل قناة مطرح توبولوجينيسيس 2 لبناء الأنسجة محددة علامة نيون البلازميدات وتوليد الحيوانات المحورة وراثيا، بما في ذلك المناقشات بشأن البروتينات الانصهار النسخي ومتعدية الجنسيات (الأخيرة …

Representative Results

هذا البروتوكول توضح كيفية تحليل جزيئيا وتصور morphogenesis نشوء حيوي والتجويف غشاء الاستقطاب في الأمعاء C. ايليجانس ، على مستوى سوبسيلولار وخلية مفردة. الطبقات أحادية الخلية العشرين C. ايليجانس الأمعاء تتكون من انقسام الخلايا الموجهة والهجرة خلال منتصف embryogenesis. في هذ?…

Discussion

هذا البروتوكول ويصف كيفية الجمع بين معيار الخسارة من الدالة الوراثية/[رني] والتصوير النهج (وضع العلامات ومجهرية) للاستفادة من ظهارة الأمعاء C. ايليجانس كنموذج لتشريح الجزيئية والبصرية من الحية نشوء حيوي الاستقطاب في غشاء والتجويف.

وضع العلامات

<p class="jove_…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نشكر ماريو دي بونو (لجنة نهر الميكونج مختبر للبيولوجيا الجزيئية، كامبريدج، المملكة المتحدة)، كينيث ج. كيمفويس (جامعة كورنيل، إيثاكا، الولايات المتحدة الأمريكية)، ميشال لابويسي (معهد دي بيولوجي باريس سين، جامعة بيير وماري كوري، باريس، فرنسا)، ميشو غريغوار (جامعة ديرين 1، رين، فرنسا)، وكجك، يمولها مكتب “برامج الهياكل الأساسية للبحوث” (OD010440 P40)، المعاهد الوطنية للصحة لسلالات والأجسام المضادة. أيد منح GM078653 المعاهد الوطنية للصحة، 224570 هو MGH و 223809 سا واظب هذا العمل

Materials

Antibody staining
poly-L-lysine Sigma P5899
Methanol Fisher Scientific A452-4
Acetone Fisher Scientific A949SK-4
Tween Fisher Scientific 50-213-612
Permount Fisher Scientific SP15-100
Powdered milk Sigma MT409-1BTL
Primary antibodies
MH27 (mouse) Concentration: 1:20 Resources: Developmental Studies Hybridoma Bank.
MH33 (mouse) Concentration: 1:10 Resources: Developmental Studies Hybridoma Bank.
anti-ICB4 (rabbit) Concentration: 1:5 Resources: A gift from MariodeBono (Medical Research Council, England)
anti-PAR-3 (rabbit) Concentration: 1:50 Resources: A gift from Kenneth J. Kemphues (Cornell University)
Secondary antibodies
Alexa Floor 568 (anti-rabbit) ABCam AB175471 Concentration: 1:200
Cy5 (anti-mouse) Life technologies A10524 Concentration: 1:200
TRITC (anti-rabbit) Invitrogen T2769 Concentration: 1:200
FITC (anti-mouse) Sigma F9006 Concentration: 1:100
Labeled chemicals
Texas Red-Phalloidin Concentration: 1:100 Resources: Molecular Probes-T7471
Materials
Vacuum Grease Silicone Beckman 335148
Microscope slides Fisher Scientific 4448
Microscope coverslips (22×22-1) Fisher Scientific 12-542-B
C. elegans related see reference29 for standardC. elegans culture and maintenance procedures.
LB Medium and plates see reference29 for protocols.
Tryptone Acros Organics 611845000
Yeast Extract BD Biosciences 212750
NaCl Sigma S7653
Bacto Agar BD Biosciences 214040
Ampicillin Sigma A0116
Tetracycline Fisher Scientific BP912
M9 Medium see reference29 for protocols.
NaCl Sigma S7653
KH2PO4 Sigma P0662
Na2HPO4 Sigma S7907
MgSO4 Sigma M2773
NGM plates see reference29 for protocols.
NaCl Sigma S7653
Peptone BD Biosciences 211677
Tryptone Acros Organics 611845000
Bacto Agar BD Biosciences 214040
MgSO4 Sigma M2773
CaCl2 Sigma C3881
Cholesterol Sigma C8667
K2HPO4 Sigma P3786
KH2PO4 Sigma P0662
RNAi plates see reference30 for protocols.
NaCl Sigma S7653
Peptone BD Biosciences 211677
Tryptone Acros Organics 611845000
Bacto Agar BD Biosciences 214040
MgSO4 Sigma M2773
CaCl2 Sigma C3881
Cholesterol Sigma C8667
K2HPO4 Sigma P3786
KH2PO4 Sigma P0662
IPTG US Biological I8500
Carbenicillin Fisher Scientific BP2648
NaOH Fisher Scientific SS266-1
Sodium hypochlorite Fisher Scientific 50371500
Bacteria
OP50 bacteria CGC
HT115 bacteria CGC
Genome-wide RNAi libraries Ahringer genome-wide RNAi feeding library (ref 30,49,50) Source BioScience
C. elegans ORF-RNAi feeding library (ref51) Source BioScience
Imaging related
Sodium azide Fisher Scientific BP9221-500
Equipment
dissecting microscope Nikon SMZ-U
dissecting microscope equipped with a high-power stereo fluorescence attachment (Kramer Scientific), CCD camera with Q capture software and X-Cite fluorescent lamp (Photonic Solutions) Olympus SZX12
Laser-scanning confocal microscope Leica Microsystem TCS SL
laser-scanning confocal mounted on an ECLIPSE Ti-E inverted microscope Nikon C2

References

  1. Bryant, D. M., Mostov, K. E. From cells to organs: building polarized tissue. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 9 (11), 887-901 (2008).
  2. Zhang, N., Membreno, E., Raj, S., Zhang, H., Khan, L. A., Gobel, V. The C. elegans excretory canal as a model for intracellular lumen morphogenesis and in vivo polarized membrane biogenesis in a single cell. JoVE. , (2017).
  3. Rodriguez-Boulan, E., Macara, I. G. Organization and execution of the epithelial polarity programme. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 15 (4), 225-242 (2014).
  4. Mellman, I., Nelson, W. J. Coordinated protein sorting, targeting and distribution in polarized cells. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 9 (11), 833-845 (2008).
  5. Nelson, W. J. Adaptation of core mechanisms to generate cell polarity. Nature. 422, 766-774 (2003).
  6. Goldstein, B., Macara, I. G. The PAR Proteins: Fundamental Players in Animal Cell Polarization. Dev. Cell. 13 (5), 609-622 (2007).
  7. Rodriguez-Boulan, E., Kreitzer, G., Musch, A. Organization of vesicular trafficking in epithelia. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6 (3), 233-247 (2005).
  8. Zegers, M. M., O’Brien, L. E., Yu, W., Datta, A., Mostov, K. E. Epithelial polarity and tubulogenesis in vitro. Trends Cell Biol. 13 (4), 169-176 (2003).
  9. Tepass, U. The apical polarity protein network in Drosophila epithelial cells: regulation of polarity, junctions, morphogenesis, cell growth, and survival. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 28, 655-685 (2012).
  10. Shivas, J. M., Morrison, H. A., Bilder, D., Skop, A. R. Polarity and endocytosis: reciprocal regulation. Trends Cell Biol. 20 (8), 445-452 (2010).
  11. Bryant, D. M. A molecular network for de novo generation of the apical surface and lumen. Nat. Cell Biol. 12 (11), 1035-1045 (2010).
  12. Zhang, H. Apicobasal domain identities of expanding tubular membranes depend on glycosphingolipid biosynthesis. Nat. Cell Biol. 13 (10), 1189-1201 (2011).
  13. Zhang, H. Clathrin and AP-1 regulate apical polarity and lumen formation during C. elegans tubulogenesis. Development. 139 (11), 2071-2083 (2012).
  14. Asan, A., Raiders, S. A., Priess, J. R. Morphogenesis of the C. elegans Intestine Involves Axon Guidance Genes. PLoS Genet. 12 (4), e1005950 (2016).
  15. Leung, B., Hermann, G. J., Priess, J. R. Organogenesis of the Caenorhabditis elegans intestine. Dev. Biol. 216 (1), 114-134 (1999).
  16. Altun, Z. F., Hall, D. H. Alimentary system, intestine. WormAtlas. , (2009).
  17. Sulston, J. E., Horvitz, H. R. Post-embryonic cell lineages of the nematode, Caenorhabditis elegans. Dev. Biol. 56 (1), 110-156 (1977).
  18. Rasmussen, J. P., English, K., Tenlen, J. R., Priess, J. R. Notch signaling and morphogenesis of single-cell tubes in the C. elegans digestive tract. Dev. Cell. 14 (4), 559-569 (2008).
  19. Maduro, M. F. Gut development in C. elegans. Seminars in cell & developmental biology. , (2017).
  20. McGhee, J. D. The Caenorhabditis elegans intestine. Wiley Interdiscip. Rev. Dev. Biol. 2 (3), 347-367 (2013).
  21. Gobel, V., Barrett, P. L., Hall, D. H., Fleming, J. T. Lumen morphogenesis in C. elegans requires the membrane-cytoskeleton linker erm-1. Dev. Cell. 6 (6), 865-873 (2004).
  22. Fehon, R. G., McClatchey, A. I., Bretscher, A. Organizing the cell cortex: the role of ERM proteins. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 11 (4), 276-287 (2010).
  23. Brenner, S. The genetics of Caenorhabditis elegans. 遗传学. 77, 71-94 (1974).
  24. Timmons, L., Court, D. L., Fire, A. Ingestion of bacterially expressed dsRNAs can produce specific and potent genetic interference in Caenorhabditis elegans. Gene. 263 (1-2), 103-112 (2001).
  25. Shakes, D. C., Miller, D. M., Nonet, M. L. Immunofluorescence microscopy. Methods Cell Biol. 107, 35-66 (2012).
  26. Kamath, R. S., Martinezcampos, M., Zipperlen, P., Fraser, A. G., Ahringer, J. Effectiveness of specific RNA-mediated interference through ingested double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Genome Biol. 2 (1), RESEARCH0002 (2001).
  27. Simmer, F. Loss of the Putative RNA-Directed RNA Polymerase RRF-3 Makes C. elegans Hypersensitive to RNAi. Curr. Biol. 12 (15), 1317-1319 (2002).
  28. Kennedy, S., Wang, D., Ruvkun, G. A conserved siRNA-degrading RNase negatively regulates RNA interference in C. elegans. Nature. 427 (6975), 645-649 (2004).
  29. Maddox, A. S., Maddox, P. S. High-resolution imaging of cellular processes in Caenorhabditis elegans. Methods Cell Biol. 107, 1-34 (2012).
  30. Netherlands, S. . Nomarski Differential Interference Contrast Microscopy. , (2008).
  31. Bates, M., Jones, S. A., Zhuang, X. Stochastic optical reconstruction microscopy (STORM): a method for superresolution fluorescence imaging. Cold Spring Harb. Protoc. 6, 498-520 (2013).
  32. Jorgensen, E. M., Mango, S. E. The art and design of genetic screens: caenorhabditis elegans. Nat. Rev. Genet. 3, 356-369 (2002).
  33. Lee, Y. U., Son, M., Kim, J., Shim, Y. H., Kawasaki, I. CDC-25.2, a C. elegans ortholog of cdc25, is essential for the progression of intestinal divisions. Cell Cycle. 15 (5), 654-666 (2016).
  34. Hall, D. H., Hartwieg, E., Nguyen, K. Modern electron microscopy methods for C. elegans. Methods Cell Biol. 107, 93-149 (2012).
  35. Shi, A., Grant, B. D. In vivo analysis of recycling endosomes in Caenorhabditis elegans. Methods Cell Biol. 130, 181-198 (2015).
  36. . Transgeneome website Available from: https://transgeneome.mpi-cbg.de/transgeneomics/index.html (2017)
  37. . National BioResource Project (NBRP)::C. elegans Available from: https://shigen.nig.ac.jp/c.elegans/ (2017)
  38. Kamath, R. Genome-wide RNAi screening in Caenorhabditis elegans. Methods. 30 (4), 313-321 (2003).
  39. Kamath, R. S. Systematic functional analysis of the Caenorhabditis elegans genome using RNAi. Nature. 421 (6920), 231-237 (2003).
  40. Rual, J. F. Toward improving Caenorhabditis elegans phenome mapping with an ORFeome-based RNAi library. Genome Res. 14 (10B), 2162-2168 (2004).

Play Video

Cite This Article
Zhang, N., Khan, L. A., Membreno, E., Jafari, G., Yan, S., Zhang, H., Gobel, V. The C. elegans Intestine As a Model for Intercellular Lumen Morphogenesis and In Vivo Polarized Membrane Biogenesis at the Single-cell Level: Labeling by Antibody Staining, RNAi Loss-of-function Analysis and Imaging. J. Vis. Exp. (128), e56100, doi:10.3791/56100 (2017).

View Video