Summary

Células vivas imágenes de células de los órganos sensoriales Precursor en Intacto Drosophila Las pupas

Published: May 27, 2011
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Summary

En este video, se describe un método para obtener imágenes de células vivas de la división asimétrica sensorial células progenitoras de órganos y células de la epidermis intacta en<em> Drosophila</em> Pupas

Abstract

Desde el descubrimiento de la proteína verde fluorescente (GFP), se ha producido un cambio revolucionario en el uso de células vivas imágenes como una herramienta para comprender los mecanismos biológicos fundamentales. Progreso notable ha sido particularmente evidente en Drosophila, cuyo extenso conjunto de herramientas de mutantes y líneas transgénicas proporciona un modelo práctico para estudiar evolutivamente conservado los mecanismos biológicos del desarrollo y celular. Estamos interesados ​​en entender los mecanismos que la célula de control de la especificación del destino en el adulto el sistema nervioso periférico (SNP) en Drosophila. Cerdas que cubren la cabeza, tórax, abdomen, piernas y las alas de la mosca adulta son individuales órganos mechanosensory, y han sido estudiados como un sistema modelo para entender los mecanismos de Notch-dependiente de las decisiones de la celda destino. Órganos sensoriales precursor (SOP) a las células de la microchaetes (o pequeñas cerdas), se distribuyen por todo el epitelio del tórax de pupa, y se especifican en las primeras 12 horas después del inicio de pupariation. Después de las especificaciones, las células comienzan a dividirse SOP, segregando el determinante el destino de células insensibles a una célula hija durante la mitosis. Funciones insensible como un inhibidor de células autónomas de la vía de señalización Notch.

Aquí, se muestra un método para seguir la dinámica de proteínas en células SOP y su progenie en el tórax pupal intactas mediante una combinación de tejidos específicos Gal4 conductores y GFP-etiquetados 1,2 proteínas de fusión. Esta técnica tiene la ventaja sobre tejido fijado o cultivadas explantes, ya que nos permite seguir todo el desarrollo de un órgano de la especificación de los precursores neuronales para el crecimiento y la diferenciación terminal del órgano. Por lo tanto, puede directamente correlacionar los cambios en el comportamiento celular a los cambios en la diferenciación terminal. Además, podemos combinar la técnica de imagen en vivo con el análisis de mosaico con un marcador de células reprimible (MARCM) del sistema para evaluar la dinámica de las proteínas marcadas en los SOP mitótico en condiciones de mutantes o de tipo salvaje. Usando esta técnica, nosotros y otros han revelado nuevos conocimientos sobre la regulación de la división celular asimétrica y el control de la activación de señalización Notch en las células SOP (los ejemplos incluyen referencias 1-6,7, 8).

Protocol

<p class="jove_content"<strong> Materiales necesarios:</strong> La disección estéreo-microscopio, la cinta de doble cara, portaobjetos de microscopio estándar y cubreobjetos, pinzas de disección (tamaño 5 o 5.5), cepillo de cerdas suaves, grasa de silicona al vacío, una jeringa de 5 cc, papel Whatman, confocal o microscopio de epifluorescencia con cámara digital y la imagen adquisición de software.</p><p class="jove_title"> 1. La disección de pupa</p><ol><li> Establecer una cruz (con la combinación adecuada de Gal4 línea y una proteína de fusión GFP etiquetados bajo el control de UAS) o moscas lugar de una acción que usted desea la imagen en varios viales fresca a 25 ° C.</li><li> Células SOP generalmente comienzan a proliferar en el tórax de pupa a las dieciocho horas después del inicio de pupariation, por lo tanto, seleccione "blanco" pupas de la mosca de archivo apropiado o cruz. Pupas blancas tienen la morfología pupal, pero tiene un caso de pupa sin pigmentación, lo que indica que tienen que pupariated en una hora.</li><li> Espere aproximadamente 18 horas.</li><li> Coloque un pedazo de cinta de doble cara en la diapositiva. Recoger las pupas y se adhieren el caso de pupa a la cinta de doble cara con la parte ventral hacia abajo. Sujete el borde del opérculo (la escotilla circular en el extremo anterior dorsal de la envoltura pupal) con las pinzas</li><li> Levante con cuidado, quite y deseche el opérculo, dejando al descubierto la cabeza de la mosca de inmaduros.</li><li> Utilice las pinzas para comenzar a romper por el lado de la envoltura pupal. Levante la parte media de la envoltura pupal de la parte rota y llevarlo hacia el lado opuesto, o bien eliminar por completo o se fija a la cinta, dejando al descubierto el tórax y la parte anterior del abdomen. (<strong> Nota</strong>: Existe una brecha entre el desarrollo de la marcha y el caso de pupa. Tenga cuidado de no perforar la marcha como la pared de la caja se rompe.)</li><li> Comienza el corte a lo largo del mismo lado de la envoltura pupal hacia el extremo posterior. Una vez más, tenga cuidado de no perforar la marcha. Tire el caso de pupa en el lado opuesto de la mosca y la prensa que en la cinta de doble cara. El abdomen debe ahora ser totalmente expuesto. Coloque el cepillo de cerdas suaves directamente debajo de la cabeza de la mosca. Una vez que el vuelo se ha quedado atascado en el cepillo y libre de la envoltura pupal, utilice el cepillo para levantar suavemente la marcha de la diapositiva.</li></ol><p class="jove_title"> 2. Pupa de montaje</p><p class="jove_content"> Después de la disección, las pupas se montan entre el portaobjetos y un cubreobjetos:</p><ol start="8"><lipupas> Aislado retirado de caso, entonces se puede colocar en el centro de un lateral de vidrio dorsal se deslizan hacia arriba.</li><li> Hacer un cuadrado de papel Whatman 18x18mm 10×10 mm dejando una abertura en el centro. Papel de sumergirse en el agua hasta saturación. Lugar alrededor de las pupas.</li><li> Con una jeringa de 5 cc llenos de grasa de silicona vacío, aplique una capa uniforme de grasa alrededor del marco de Whatman. La capa de grasa debe encajar dentro de los cubreobjetos (Figura 1) y el espesor debe ser un poco mayor que el diámetro de pupa.</li><li> Coloque una pequeña gota de agua (1 l) en el centro de un portaobjetos 22×22 mm y colocar el cubreobjetos sobre la preparación anterior de forma que los contactos de agua pequeña gota de la superficie que desea para la imagen, Notum en este caso). Comprimir suavemente para formar un sellado completo de la grasa de vacío y la superficie de contacto plana entre el cubreobjetos y la cutícula pupal.</li><li> Preparación continuación, se puede exponer sobre microcopes invertida o en posición vertical, utilizando epifluorecence, confocal (escaneo láser o girando el tipo de disco) o de dos fotones confocal. Si usted tiene cuidado, las moscas adultas se pueden recuperar después de varios días.</li></ol><p class="jove_title"> 3. Los resultados representativos:</p><p class="jove_content"> Uso de una línea específica SOP-Gal4 (<em> Neuralizadas</em>-Gal4) cruzaron a las proteínas GFP etiquetados con la etiqueta del huso mitótico (tubulina o GFP-Tau) o las proteínas histonas (H2B-GFP), se puede observar el plano de división de la división celular SOP, la duración del ciclo celular, o el número de mitosis divisiones mediante el uso de imágenes a intervalos de tiempo<sup> 9</sup>. Otras proteínas de fusión que se dirigen a los organelos celulares como las GTPasas Rab-para marcar los diferentes compartimentos endocítica (Rab5-GFP de endosomas tempranos endosomas o Rab11 las buenas prácticas agrarias para el reciclaje) o proteínas importantes en la regulación de la señalización de Notch (Numb-, socio de Numb-GFP o Sanpodo -GFP) puede dar pistas importantes sobre los mecanismos de división celular asimétrica y el tráfico de proteínas de membrana<sup> 2,3,7,10,11</sup>.</p><p class="jove_content"<img src="/files/ftp_upload/2706/2706fig1.jpg" alt="Figure 1" ><strong> Figura 1: Disección de pupas y de montaje. A.</strong> Paso a paso, las imágenes muestran el procedimiento para quitar la envoltura pupal y preparar las pupas de imágenes de células intactas de montaje y en vivo. Las pupas son de extracción del vial y se colocan, cara dorsal hacia arriba, en cinta adhesiva de doble conectado a un portaobjetos de vidrio. Primera columna, la eliminación del opérculo y cortando a lo largo del lado de la envoltura pupal. Segunda columna, la eliminación de casos de crisálida de la región torácica y abdominal. La pupa libre se alza entonces el caso de las pupas con un cepillo de cerdas suaves.<strong> B.</strong> Montaje de pupas entre portaobjetos y un cubreobjetos. Pupa se coloca dorsal hacia arriba en el portaobjetos de vidrio, rodeada por un marco de papel Whatman humedecido. Un cordón continuo de grasa de vacío de silicona extruida a partir de una jeringa de 5cc funciones para sellar la combinación de diapositivas cubreobjetos, la protección de la pupa de la desecación y la elevación del cubreobjetos para que descanse suavemente sobre el tórax de pupa. Una pequeña gota de agua (1 l) en la interfaz entre el cubreobjetos y la cutícula del tórax mejora significativamente la calidad de imagen cuando se utilizan objetivos de inmersión (agua o aceite).<a href="http://www.jove.com/es/files/ftp_upload/2706/2706fig1_large.jpg/"> Haga clic aquí para ver una imagen más grande</a>.</p><p class="jove_content"<img src="/files/ftp_upload/2706/2706fig2.jpg" alt="Figure 2" ><strong> Figura 2: Imágenes representativas de las células SOP en vivo y diferenciados los órganos sensoriales externos tomadas con nuestra disección de pupa y montaje de procedimiento. A</strong>. Imágenes extraídas de una serie temporal de una célula mitótica SOP expresando actina-proteína de fusión GFP bajo el control de<em> Neuralizadas-</em> Gal4 (<em> Neur-</em> Gal4/UAS-actin-GFP), tenga en cuenta la acumulación de actina cortical en el surco de segmentación (1 image / cada 2 minutos).<strong> B</strong>. Células SOP hija del co-expresión de Socio de Numb-RFP (rojo) y Rab5-GFP conducido por<em> Neuralizadas-</em> Gal4, tenga en cuenta la distribución asimétrica de Pon-RFP en una célula hija (PIIB) y la distribución de los endosomas tempranos, tanto en las células hijas.<strong> C</strong>. Representación de volumen de un z-series tomadas de órganos de los sentidos externos diferenciados en una fase de pupa tarde. Estructuras de la cutícula, como mechnosensory cerdas y pelos epidérmicos son reveladas por la cutícula autofluorescencia (rojo). Además, hemos utilizado el sistema de MARCM expresar Lgl-GFP (impulsado por<em> Neuralizadas-</em> Gal4) en un subconjunto de las células sensoriales del órgano precursor (verde). (Estas imágenes fueron tomadas todas con un C1 Nikon microscopio confocal de barrido con un objetivo 60X 1,45 NA)</p>

Discussion

<p class="jove_content"> En este vídeo, que ilustran una técnica para aislar y montaje<em> Drosophila</em> Pupaefor imágenes de células vivas de las células de SOP en el Notum pupa. La eliminación de las pupas de la envoltura pupal requiere una mano firme, las herramientas apropiadas, y algo de práctica, pero es fácil de aprender. Es importante que la celebración de las pupas se realiza con precisión, con el fin de asegurar la relativa facilidad de la disección y la captura de la fase de proliferación del desarrollo de SOP. Una vez montado, pupas continuará desarrollando entre portaobjetos y un cubreobjetos, y en la mayoría de los casos, se llega a la etapa adulta pharate y Eclose tiempo. En nuestra experiencia, la célula se pueden visualizar en el transcurso de varias horas. Esta técnica de montaje no se limita a la observación de las células precursoras PNS en el tórax de pupa, pero se puede utilizar para visualizar las células que están cerca de la superficie de la cutícula y accesible para el objetivo del microscopio, (tenga en cuenta que las observaciones se realizan en una etapa en el caso de las pupas se pueden eliminar sin matar a la pupa, por lo general unos 10 a 14 horas después de la formación pupa). Tenemos las proteínas de unión con éxito visualizado, las proteínas del citoesqueleto y los reguladores de tráfico de vesículas en las células epiteliales de pupa (datos no publicados).</p><p class="jove_content"> La técnica de montaje de pupa también nos ha permitido desarrollar un método de imágenes de las estructuras cuticulares en pupas última etapa con el microscopio confocal de barrido, con el fin de visualizar la morfología de mechanosensory cerdas y pelos de la epidermis con la autofluorescencia intrínseca de la cutícula. Estas imágenes se asemejan a micrografías electrónicas de barrido de la cutícula volar, pero se pueden adquirir a partir de animales vivos, y nos permiten visualizar simultáneamente la morfología de la cutícula y la expresión de la fluorescencia de GFP<sup> 6,7,12</sup>.</p>

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

<p class="jove_content"> Nos gustaría dar las gracias a J. Knoblich (IMP, Viena) y M. González-Gaitán (Universidad de Ginebra) para<em> Drosophila</em> Acciones, y Shinya Inoue y cristiana Sardet, cuya marina de embriones de técnicas de montaje fueron la inspiración para el desarrollo de esta técnica. Este protocolo fue desarrollado inicialmente en el laboratorio de YN Jan. FR y DZ son apoyado por el NIH RO1 NS059971 subvención, el Fondo del Tabaco Pennsylvania Acuerdo, y el Fox Chase Cancer Center.</p>

Materials

  • Scotch double stick tape
  • Glass slide
  • 18mmX18mm coverslip
  • Forceps
  • Whatman paper
  • Dow corning Silicone vacuum grease
  • 5 ml syringe
  • Pipetter
  • Confocal or epifluorescence microscope

Referencias

  1. Gho, M., Bellaiche, Y., Schweisguth, F. Revisiting the Drosophila microchaete lineage: a novel intrinsically asymmetric cell division generates a glial cell. Development. 126, 3573-3584 (1999).
  2. Roegiers, F., Younger-Shepherd, S., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Two types of asymmetric divisions in the Drosophila sensory organ precursor cell lineage. Nat Cell Biol. 3, 58-67 (2001).
  3. Bellaiche, Y., Gho, M., Kaltschmidt, J. A., Brand, A. H., Schweisguth, F. Frizzled regulates localization of cell-fate determinants and mitotic spindle rotation during asymmetric cell division. Nat Cell Biol. 3, 50-57 (2001).
  4. Emery, G., Knoblich, J. A. Endosome dynamics during development. Curr Opin Cell Biol. 18, 407-415 (2006).
  5. Roegiers, F., Younger-Shepherd, S., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Bazooka is required for localization of determinants and controlling proliferation in the sensory organ precursor cell lineage in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 98, 14469-14474 (2001).
  6. Roegiers, F. Frequent unanticipated alleles of lethal giant larvae in Drosophila second chromosome stocks. Genética. 182, 407-410 (2009).
  7. Tong, X. Numb independently antagonizes Sanpodo membrane targeting and Notch signaling in Drosophila sensory organ precursor cells. Mol Biol Cell. 21, 802-810 (2010).
  8. Jafar-Nejad, H. Sec15, a Component of the Exocyst, Promotes Notch Signaling during the Asymmetric Division of Drosophila Sensory Organ Precursors. Dev Cell. 9, 351-363 (2005).
  9. Karbowniczek, M. The evolutionarily conserved TSC/Rheb pathway activates Notch in tuberous sclerosis complex and Drosophila external sensory organ development. J Clin Invest. 120, 93-102 (2010).
  10. Coumailleau, F., Furthauer, M., Knoblich, J. A., Gonzalez-Gaitan, M. Directional Delta and Notch trafficking in Sara endosomes during asymmetric cell division. Nature. 458, 1051-1055 (2009).
  11. Emery, G. Asymmetric rab11 endosomes regulate delta recycling and specify cell fate in the Drosophila nervous system. Cell. 122, 763-773 (2005).
  12. Justice, N., Roegiers, F., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Lethal giant larvae acts together with numb in notch inhibition and cell fate specification in the Drosophila adult sensory organ precursor lineage. Curr Biol. 13, 778-783 (2003).
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Citar este artículo
Zitserman, D., Roegiers, F. Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae. J. Vis. Exp. (51), e2706, doi:10.3791/2706 (2011).

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