Визуализация актина и микротрубочек Cytoskeletons на B-клетки иммунной синапса, с помощью микроскопии простимулированное излучение истощения (интереса)

Когда клетки B связать поляризованных массивы антигенов (например, отображаются на поверхности антиген представляя клетки (АПК)), полученный B-клеточный рецептор (BCR) сигнализации диски, формирование структуры классический иммунной синапса, который был впервые описано в T клетки^{1,2,3,4,5,6,,78,9,10, 11,12,13}. Первоначально microclusters формы БКРС антиген прыгните на периферии клетки B: APC связаться с сайта. Эти microclusters затем двигаться в направлении центра антигена контакт сайта, где они сливаются в Центральной супрамолекулярные активации кластер (cSMAC), который образует ядро иммунной синапса. Формирование иммунной синапса оптимизирует BCR сигнализации и облегчает извлечение BCR-опосредованной антигена APC мембраны¹⁴. Это приобретение антиген, который следуют интернализации BCR-опосредованной антигена и обработки последующих антигена, позволяет клетки B представить пептида: MHC II комплексов для Т-клетки и вызывают Т-клеток помощь¹⁴. Потому что формирование иммунной синапса способствует активации клеток B, определить механизмы, которые устанавливают этот функциональный шаблон Организации рецептор может обеспечить новое понимание как гуморального иммунного ответа инициируются и регулируется.

Реорганизация актина и микротрубочек cytoskeletons имеет важное значение для формирования иммунной синапса. Локализованные BCR сигнализации стимулируется пространственно поляризованных массив антигенов стимулирует быстрое и резкое ремоделирования Цитоскелет актина,^1,,¹⁵. Формирование структур дендритных актина на периферии клетки B оказывает движущей силы на плазматической мембраны и способствует клетки B распространения. Это позволяет клетки B для сканирования большую площадь поверхности антиген подшипник и увеличивает количество БКРС, которые связывают антигена и активировать BCR, сигнальные пути. В то же время сеть микротрубочек и КТВМ переориентирована на сайт антигена контакта. Как КТВМ подходов контакт сайта антигена, микротрубочки, вытекающих из КТВМ протянулись вдоль внутренней поверхности плазматической мембраны на стыке между клетки B и поверхности антиген подшипника^16,17. Затем эти juxtamembrane микротрубочки может выступать в качестве треков для Динеин опосредованной центростремительного движения антиген прыгните BCR microclusters¹⁸, приводит к образованию cSMAC.

Переориентация и поляризации КТВМ к иммунной синапса требует нетронутыми актина и микротрубочек cytoskeletons и часто зависит от взаимодействия между корковой актина сети и микротрубочек^{16,17, 19,20}. Корковых актин связывающих белков, таких как IQGAP1, можно захватить микротрубочек, взаимодействуя с белковых комплексов, которые украшают микротрубочек плюс заканчивается²¹. Эти динамические комплексы плюс конец связывания белков включают в себя EB1 и клип-170, которые обозначаются как микротрубочек плюс конец отслеживания белков (+ советы)^21,22. + Подсказки на концах микротрубочек можно привязать к белки, которые связаны с плазматической мембраны или корковые актина цитоскелета. Это позволяет силы создание механизмов (например, минус конец направленного движения cortically якорь Динеин вдоль микротрубочек) оказывают потянув силы на микротрубочек, и тем самым изменить КТВМ. КЛИП-170 можно привязать к актин связанные леса белка IQGAP1²³, и мы показали, что оба эти белки необходимы для КТВМ BCR-индуцированной поляризации к иммунной синапса¹⁷. Это взаимодействие IQGAP1-клип-170 может играть ключевую роль в координации, Ремоделирование Цитоскелет актина с репозиционирования микротрубочек сети на B-клетки иммунной синапса.

Обычных флуоресцентной микроскопии показал резкое реорганизации актина и микротрубочек cytoskeletons во время B-клетки иммунной синапса формирования². Однако этот подход не может разрешить небольших клеточных структур в деталях из-за дифракционный предел света, который, согласно закону Аббе, зависит от длины волны света, используется для освещения образца и диафрагмы объективных²⁴. Этот дифракционный предел ограничивает разрешение обычного света Микроскопы до 200-300 Нм в боковой направлении и 500-700 Нм в осевом направлении²⁵. Таким образом меньше внутриклеточных структур, а также мелкие детали актина и микротрубочек cytoskeletons, можно только наблюдать с помощью электронной микроскопии. Микроскопии изображений цитоскелета отнимает много времени, требует суровых образца фиксации и подготовка протоколов, которые можно изменять биологических структур и ограничен для обнаружения антител опосредованной. Способность к имунноконтраст и одновременно изображение несколько белков или клеточных структур является существенным преимуществом микроскопии флуоресцирования. Кроме того выражая флуоресцентные синтез белков в клетках позволяет в реальном времени обработки изображений и является полезным, когда эффективные антитела для иммуноокрашивания протеина интереса не доступны.

Последние технологические достижения в микроскопии суперразрешением преодолеть ограничения дифракции света и позволяет визуализировать наноразмерных клеточных структур²⁴. Один из таких методов микроскопии суперразрешением называется микроскопии простимулированное излучение истощения (интереса). СИГНАЛУ использует два лазера, где один лазерный возбуждает Флюорофор и второй лазерный с рисунком форме пончика избирательно подавляет флуоресценции выбросов вокруг Флюорофор. Это уменьшает точки распространения функция (очевидной район) одной флуоресцентные частицы и предоставляет югу дифракционный предел флуоресцентного изображения^25,26. Микроскопия истощение земли государство также использует методы, основанные на флуоресценции, приобрести супер-разрешение изображения. Однако долгое время приобретения и реконструкции изображения, есть только ограниченное количество флуорофоров, который может быть использован, и одновременно с высоким разрешением изображения нескольких цитоскелетных компонентов технически сложным, потому что поддержание Актин и микротрубочек структур требует фиксации различных процедур. Таким образом интереса имеет несколько преимуществ над электронной микроскопии и других микроскопии суперразрешением подходы в том, что он предлагает быстрое изображение приобретения, имеет минимальные требования к пост-обработки и использует же флуорофоров и пятная методы которые используются для обычных флуоресцентной микроскопии фиксированной образцы²⁶.

Супер-резолюции микроскопии теперь был использован для визуализации актина структур на иммунные синапсов в естественных убийца клеток (НК) и T клетки^{26,27,28,,2930, 31}. Однако, супер резолюции изображений микротрубочек цитоскелета, а также скоординированных реорганизации актина и микротрубочек cytoskeletons во время формирования иммунной синапса, лишь недавно был сообщил¹⁷. Мы использовали интереса микроскопии изображений B клеток, которые было разрешено распространить на coverslips покрытием с антителами anti-иммуноглобулина (анти Ig), которые стимулируют BCR сигнализации и инициировать реорганизацию цитоскелета. Когда покрытием на иммобилизованные антитела анти Ig, B клетки проходят драматические актин-зависит от распространения, который повторяет первоначальных событий во время формирования иммунной синапса. Важно отметить, что интереса микроскопии выявлены мелкие детали дендритных кольцо F-актина, что формы на периферии иммунной синапса и показало, что недалеко от антигена контакт сайта¹⁷переехали КТВМ, а также микротрубочек, прилагается к нему. Эти микротрубочек расширенной наружу к периферийное кольцо F-актина. Кроме того, многоцветные изображения интереса различных комбинаций F-актина, тубулин, IQGAP1 и GFP-тегами клип-170 + советы показали, что микротрубочки плюс концы отмечен клип-170-ГФП были тесно связаны с сеть периферийных актина и IQGAP1, корковых захвата белка¹⁷.

Здесь мы представляем подробный протокол для визуализации актина и микротрубочек cytoskeletons на иммунные синапса, с помощью микроскопии интереса. Эти методы были оптимизированы с помощью линии A20 мышиных клетки B, который широко использовался для изучения BCR сигнализации и иммунных синапса формирования^{17,,3233,,3435 , 36 , 37 , 38 , 39}. Поскольку коммерческие антител к клип-170 не работает хорошо для иммуноокрашивания в предыдущих экспериментах, мы подробно описать выражение гена GFP-тегами клип-170 в клетках A20, наряду с пятная протоколы одновременно визуализации до три цитоскелетных компонентов или Белки цитоскелета связанные. Методы использования микроскопии интереса к Изображение актина в NK клеток иммунной синапсы были описаны ранее⁴⁰. Здесь мы передаем это приобретение суперразрешением многоцветные изображения актина и микротрубочек cytoskeletons в клетки.

Критическое рассмотрение для микроскопии суперразрешением использует соответствующий фиксации процедур для поддержания клеточных структур и предотвращения ущерба для флуоресцентных белков. Фиксация и пятная методы, представленные в настоящем документе были оптимизированы для сохранить GFP флуоресценции и обеспечить высоким разрешением изображений сетей актина и микротрубочек. При выражении флуоресцентных белков, следует отметить, что клетки B, обычно трудно transfect. Используя этот протокол, 20-50% A20 клетки обычно выражают transfected синтез белка GFP, и среди этой группы населения уровень экспрессии белков являются переменными. Тем не менее, супер резолюции изображений актина и микротрубочек, с использованием процедур, мы описали довольно надежные и легко получаются изображения высокого качества. Несмотря на их небольшой размер относительно ячейки A20 мы показываем, что эти процедуры могут также использоваться для изображений в сети микротрубочек в первичных B-клетки, которые были кратко активированы с липополисахарида (LPS). Мы показали, что LPS-активированный первичной клетки B может transfected с малые интерферирующие РНК в относительно высокой эффективности (т.е., такие что истощение белка может быть обнаружен, immunoblotting), что делает их хорошей альтернативой для использования линий клетки B для некоторых исследований ¹⁷.