Summary

Schnelle und robuste Analyse Zelluläre und Molekulare Polarisation durch Chemokine Signaling Induced

Published: December 12, 2014
doi:

Summary

Chemokine signaling elicits marked alterations of cellular morphology and some important redistributions of intracellular proteins. Here, a rapid and detailed protocol is provided to study these events.

Abstract

Zellen reagieren auf die Stimulation durch in einem Prozess namens Polarisation verlieren ihre runde Form, und durch Änderung der subzelluläre Lokalisierung vieler Proteine ​​Chemokin. Klassischen Bildgebungstechniken sind verwendet worden, um diese Phänomene zu untersuchen. Jedoch benötigt sie die manuelle Erfassung vieler Zellen gefolgt von zeitaufwendig Quantifizierung der Morphologie und die Co-Lokalisation der Färbung von zig Zellen. Hier wird ein schnelles und leistungsfähiges Verfahren beschrieben, um diese Phänomene zu Proben aus mehreren Tausenden von Zellen unter Verwendung eines Abbildungs ​​Durchflusszytometrie Technologie, die die Vorteile eines Mikroskops mit denen eines Zytometers kombiniert studieren. Verwendung von T-Lymphozyten mit CCL19 und Färbung für MHC Klasse I-Molekülen und filamentöses Aktin stimuliert wird eine Gating-Strategie dargestellt, um gleichzeitig die den Grad der Gestalt Änderungen und das Ausmaß der Co-Lokalisierung von Markern, die von CCL19 Signalisierung betroffen sind. Darüber hinaus konnten wir diese Gating-Strategie Observe die Trennung von filamentösen Aktin (vorne) und phosphoryliert Ezrin-Radixin-Moesin (Phospho-ERM) Proteine ​​(auf der Rückseite) im polarisierten T-Zellen nach CXCL12 Stimulation. Diese Technik war auch nützlich, um die blockierende Wirkung der Polarisation von zwei verschiedenen Elementen zu beachten: Hemmung der Aktin-Polymerisation von einem pharmakologischen Inhibitors und Expression von Mutanten des Par6 / atypische PKC Signalweg. Somit wird Beweise gezeigt, dass diese Technik ist nützlich, um sowohl morphologische Veränderungen und Protein Umverteilungen analysieren.

Introduction

Chemokine sind kleine lösliche Proteine, die Zellen zu spezialisierten Standorten 1 gewinnen. Daher nehmen sie an der korrekten Positionierung von Zellen in Geweben, eine entscheidende Funktion bei der Entwicklung und Physiologie. Das Immunsystem ist keine Ausnahme von dieser Regel, wie es auf die Einwirkung von vielen verschiedenen Zelltypen, die in einem Strang, um eine wirksame Immunantwort beruht. Durch die Steuerung der spezifischen Position eines Immunzelltyps in einem bestimmten Zustand sind Chemokine vorge erforderlich, bevor Fremdantigene erkannt und neutralisiert werden.

In T-Lymphozyten, insbesondere Chemokine binden an spezifische Oberflächenrezeptoren, die bei Eingriff, entlocken viele intrazelluläre Signale (Calcium-Anstieg, ERK Phosphorylierung, Rho-GTPasen Aktivierung Anstieg der Integrine Affinität und Zytoskelett-Änderungen), die T-Zell-Motilität 2,3 begünstigen. Auf zellulärer Ebene kann eine morphologische Veränderungen bei Chemokin Stimulation ausgelöst beobachten.Diese Veränderungen in der Zellformen sind besonders dramatisch in T-Zellen: ruhende T-Zellen bei Reisen in den Blutstrom über eine wulstartige runde Morphologie. Jedoch ist die Erfassung der Gegenwart von Chemokinen an Entzündungsstellen oder zumin Nähe Lymphorganen gehen, um die Form von T-Zellen, die nun eine typische "hand-Spiegel" Morphologie, bestehend aus einer bipolaren Form annehmen ändern: eine führende Kante an der Vorderseite und eine Hinterkante oder Uropod, an der Rückseite 4. Darüber hinaus kann die intrazelluläre Komponenten in diesen zwei gegenüberliegenden Bereichen eines polarisierten T-Zelle zu trennen, um die Migration zu erhalten. Beispielsweise Aktinfilamente Polymerisation steigt auf Chemokin Stimulation 5 und polymerisierten Actin reichert sich an der Vorderseite eines polarisierten T-Zelle 2. Auf der anderen Seite, mehrere Proteine, wie phosphorylierte Proteine ​​der Ezrin-Radixin-Moesin (ERM) -Familie, die Plasmamembran zu der kortikalen F-Aktin zu verbinden, erneut lokalisiert am Uropod polarisierterT-Zellen 6. Interessanterweise haben wir und andere zeigen, dass diese Polarisierung Prozess wird für T-Zell-Migration erforderlich. Tatsächlich wird jede Behandlung, die mit Polarisations stört zellulären Motilität zu hemmen. Zum Beispiel die Hemmung der Aktivität der Mitglieder der atypischer Proteinkinasen C (PKC) Familie PKCζ und PKCι Blöcke T Zellpolarisation und deren Migrationsscanprozess der dendritischen Zellen 7. T-Zell-Polarisation auch von Rho-GTPasen geregelt. Wir haben gezeigt, dass die Modulation des RhoL Aktivität durch den kürzlich beschriebenen Fam65b Protein interferiert mit T-Zell-Veränderungen in der Morphologie und ihrer Fähigkeit, in einem Transwell-Assay 6 migrieren. Als Polarisations Voraussetzung Schritt zelluläre Motilität ist es daher von entscheidender Bedeutung, um es als eine Haupt Auslesen Chemokin Reaktionen zu quantifizieren. Zellform Veränderungen wurden bisher manuell 8 gemessen. Allerdings ist diese Art der Quantifizierung sehr zeitaufwendig, so dass in der Regel nur wenigeZehn Zellen berücksichtigt.

Hier wird ein neues Verfahren vorgestellt, um schnell quantifiziert den Grad der Formänderungen von T-Lymphozyten auf die Stimulation Chemokin ausgesetzt. Eine Abbildungs ​​Durchflusszytometrie-Technologie (siehe Tabelle Spezifische Reagenzien / Equipment) verwendet wird, der die Vorteile eines Durchflusszytometers und ein Mikroskop 9 kombiniert, um die Menge des polarisierten Zellen unter verschiedenen Bedingungen von Chemokin Stimulation effizient zu quantifizieren. Zusätzlich zur Quantifizierung der morphologischen Veränderungen, die eine robuste Konstruktion mit dieser Technik gemessen werden kann, ist es auch möglich, Veränderungen der subzellulären Lokalisation von einigen Proteinen bei Chemokinsignalisierung bewerten.

Protocol

1. Herstellung von T-Lymphozyten Bereiten primären Maus oder humanen T-Zellen wie beschrieben 10,11. Kultivieren humaner T-Zellen in komplettem RPMI-Medium mit 10% Humanserum AB in einer Dichte von 2 – 3 x 10 6 Zellen / ml. HINWEIS: Die Verwendung von fötalem Kälberserum (FCS) anstelle von Humanserum kann spontane Polarisation von einem großen Teil der menschlichen T-Zellen in der Kultur hervorruft. Bewahren Sie diese Zellen in Kultur für 4-5 Tage und weiter zu vera…

Representative Results

Die erste hier gewählten Beispiel betrifft die Verwendung von humanen primären T-Lymphozyten mit CCL19 stimuliert. Jedoch kann die gleiche Strategie mit primären Maus-T-Zellen, T-Zelllinien oder andere Zelltypen, die auf Chemokin Stimulation verwendet werden. Die Gating-Strategie hier vorgestellten eine Reihe von Fenstern, die die fokussierten Veranstaltungen, dann die einzelnen Zellen auszuwählen. MHC-Klasse-I-HLA-ABC und polymerem Aktin zur Anlage (Figur 1) oder CCL19-stimulierte (Abbildun…

Discussion

Mit einem letzten Technologie der Bildgebung Durchflusszytometrie, eine schnelle und informative Gating-Strategie zur zellulären und molekularen Ereignisse, die von Chemokin-Stimulation induziert Analyse wird vorgestellt. Die Veränderungen der Zellmorphologie von Chemokin-Stimulation und die subzelluläre Verteilung von verschiedenen Proteinen während des Polarisationsvorganges hervorgerufen: Von einem einzigen Experiment kann man zwei Arten von Informationen zu erhalten. Interessanterweise wird die Beweis auch die M…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Die Autoren Pierre Bourdoncle, Thomas Guilbert und Louise Rimbault des Cochin Imaging Facility deutlich erkennen. Diese Arbeit wurde von Inserm, CNRS und Ligue Nationale contre le Cancer (Equipe einem Gütezeichen) unterstützt.

Materials

Name of the material/Equipment Company Catalog number Comments/Description (optional)
RPMI Gibco 61870-010
Human serum AB PAA C11-021 Pre-heat to inactivate the complement.
Fetal calf serum PAN Biotech P30-3300 Pre-heat to inactivate the complement.
Human T cell nucleofactor kit Lonza VCA-1002
Murine IL7 Peprotech 217-17
HBSS Gibco 14025-050 Warm in 37 °C water bath before use.
Hepes Gibco 15630-056
Murine CCL19 Peprotech 250-27B Aliquots are thawed on ice before adding the chemokine to the cells.
Human CCL19 Peprotech 300-29B Aliquots are thawed on ice before adding the chemokine to the cells.
Human CXCL12 Peprotech 300-28A Aliquots are thawed on ice before adding the chemokine to the cells. This chemokine can also be used on mouse T cells.
PFA Electron Microscopy Sciences 157-8-100 This is a 8 % PFA solution in water. Mix volume to volume with 2X PBS to obtain a 4 % PFA solution in PBS.
 BSA Sigma A3059
Saponin Fluka 84510
Alexa Fluor 594 phalloidin Invitrogen A12381
FITC-anti-HLA-ABC antibody Beckman Coulter IM1838 clone B9.12.1
Anti-P-ERM antibody Cell Signaling Technology 3149P
ImageStreamx Mark II Amnis

Referenzen

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Diesen Artikel zitieren
Megrelis, L., Delon, J. Rapid and Robust Analysis of Cellular and Molecular Polarization Induced by Chemokine Signaling. J. Vis. Exp. (94), e52140, doi:10.3791/52140 (2014).

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