アクチンおよび誘導放出の枯渇 (STED) 顕微鏡を用いた B 細胞免疫シナプスにおける微小管細胞骨格の可視化

抗原の配列にバインドするときに B 細胞偏極 (例えば、抗原提示の表面に表示される細胞 (APCs))、初めてクラシック免疫シナプス構造の形成に記載されているドライブをシグナル結果 B 細胞受容器 (BCR)T 細胞^{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10、 11,12,13}。当初は、B 細胞: APC の周囲に抗原区切 BCRs フォームのマイクロクラ スターは、サイトを問い合わせてください。これらのマイクロクラ スターは、どこ彼らは免疫シナプスの中核をなす中心的超分子活性化クラスター (cSMAC) に結合抗原接触部位の中心に向かって移動します。免疫シナプス形成は BCR シグナリングを最適化し、APC 膜¹⁴から BCR を介した抗原の抽出が容易になります。BCR を介した抗原内面と後続の抗原処理が続いて、この抗原の買収では、B 細胞を T 細胞に II 複合体のペプチド: MHC を示し、T 細胞の助け¹⁴を引き出すことができます。免疫シナプス形成確立新しい受容体組織のこの機能のパターンを提供できるメカニズムを解明、B 細胞の活性化を促進するため、どの液性免疫応答への洞察が開始され、規制。

アクチンと微小管細胞骨格の再編は、免疫シナプス形成に不可欠です。ローカライズされた BCR 刺激抗原の空間-偏波アレーによるシグナル伝達は、迅速かつ劇的なアクチン細胞骨格^1,15の改造を誘導します。B 細胞の周囲に樹枝状アクチン構造の形成膜上の推進力を発揮し、B 細胞の拡散を促進する.これは B 細胞抗原の表面のより大きい区域をスキャンすることができます、BCRs 抗原を結合し、BCR のシグナル伝達経路をアクティブ化の数が増えます。同時に、脂質や微小管ネットワークは、抗原接触のサイトへ向きを変える。近づくにつれ、脂質抗原接触部位、B 細胞と抗原表面^16,17界面膜の内側面に沿って、脂質から発せられる微小管を拡張します。これらの細胞の微小管は、抗原区切 BCR マイクロクラ スター¹⁸、cSMAC の形成につながるのダイニンを介する求心性運動のトラックとして動作できます。

向きかえおよび免疫シナプスに向かって脂質の偏波そのままアクチンと微小管細胞骨格が必要し、皮質アクチン ネットワークと微小管^{16,17、間の相互作用が多い 19,20}。IQGAP1 などの皮質のアクチン結合蛋白質は微小管プラス端²¹を飾るタンパク質複合体との相互作用による微小管をキャプチャできます。プラス端結合タンパク質の動的複合体は、EB1 とクリップ-170、総称として微小管プラス端蛋白 (+ ヒント) を追跡^21,22に含まれます。+ 微小管の両端のヒントは、細胞膜や大脳皮質のアクチン細胞骨格に関連付けられている蛋白質にバインドできます。こうと力発生機構 (例えばマイナス端監督皮質固定ダイニンの微小管の運動) により、脂質を配置し、微小管の引っ張る力を発揮します。足場のアクチン関連タンパク質 IQGAP1²³、連結クリップ 170 と我々 は免疫シナプス¹⁷に向かって BCR 誘導脂質分極に必要なこれらのタンパク質の両方が示されています。この IQGAP1 クリップ 170 の相互作用は、B 細胞の免疫シナプスにおける微小管ネットワークの再配置のアクチン細胞骨格の改造調整に重要な役割を再生可能性があります。

従来の蛍光顕微鏡は、B 細胞免疫シナプス形成²中にアクチンと微小管細胞骨格の劇的な再編を明らかにしました。しかし、このアプローチは、アッベの法律によると、サンプルと客観的²⁴の開口部を照らすに使用されるライトの波長に依存する光の回折限界のために細部の小さなセル構造を解決できません。この回折限界には、横方向に 200-300 nm と軸方向²⁵で 500 ~ 700 nm に従来の光顕微鏡の解像度が制限されます。したがって、微小管とアクチン細胞骨格の細部と同様、小さい細胞内構造のみ観察できる電子顕微鏡を用いたします。細胞骨格の電子顕微鏡画像は時間がかかる、生物学的構造を変更することができますし、抗体の検出に限定されます試料の固定そして準備プロトコルが必要です。能力 immunostain と同時にイメージの複数のタンパク質や細胞構造は蛍光顕微鏡の相当な利点。さらに、細胞の蛍光融合蛋白質を表現するリアルタイム イメージングを有効に、免疫染色興味の蛋白質のための効果的な抗体が利用できない場合に便利です。

超解像顕微鏡法における最近の技術の進歩が光の回折限界を克服し、ナノスケール細胞構造²⁴の視覚化を許可しました。このような 1 つの超解像顕微法を誘導放出の枯渇 (STED) 顕微鏡と呼びます。STED では、2 つのレーザーは、1 つのレーザー励起蛍光体、ドーナツ状のパターンを持つ 2 番目のレーザーが蛍光発光蛍光体の周りを選択的に抑制を採用しています。これは単一の蛍光粒子の点広がり関数 (見かけの面積) を減らし、サブの回折限界の蛍光画像^25,26を提供します。地上州枯渇顕微鏡も超解像度の画像を取得する蛍光ベースの技術を採用しています。ただし、画像取得と再構築の時間がかかります、fluorophores が付いて使用できる数が限られているがある、維持するために複数の骨格成分の同時の高分解能イメージングは技術的に難しくアクチンと微小管の構造には、異なる固定の手順が必要です。したがって、STED 電子顕微鏡上の複数の利点があるし、他の超解像顕微鏡法アプローチ最小限の後処理要件は、高速画像取り込みを提供しています、同じ fluorophores と染色技術を採用し、固定サンプル²⁶の従来の蛍光顕微鏡に使用されています。

超解像顕微鏡法は、免疫シナプス ナチュラル キラー (NK) 細胞や T 細胞^{26,27,28,29,30,}におけるアクチン構造を可視化する今使用されています³¹します。 ただし、微小管細胞骨格の超解像イメージングだけでなく、免疫シナプス形成過程における微小管とアクチン細胞骨格の調整の再編だけは近年報告されている¹⁷。BCR のシグナルを刺激し、細胞骨格の再編成を開始する反免疫グロブリン (抗 Ig) 抗体でコーティング coverslips に広めるために許可されていた画像 B 細胞使って STED 顕微鏡です。固定化抗 Ig 抗体のメッキ、時 B 細胞は劇的なアクチンに依存した拡散を受ける免疫シナプス形成過程における最初のイベントを繰り返すが。重要なは、STED 顕微鏡樹状免疫の周囲にフォーム シナプスし、それに接続されている微小管と同様に、脂質が抗原お問い合わせサイト¹⁷の近くに移動していた示した F アクチン リングの細部を明らかにしました。これらの微小管は F-アクチンの周辺のリングに向かって外側に延長。また、F-アクチン、チューブリン、IQGAP1、および GFP 付けられたクリップ 170 + のヒントのさまざまな組み合わせのマルチ イメージング STED を示した微小管プラス端クリップ-170-GFP でマークされた末梢アクチン網目と IQGAP1、密接に関連付けられている、皮質キャプチャ タンパク質¹⁷。

STED 顕微鏡による免疫シナプスにおける微小管とアクチン細胞骨格のイメージングのための詳しいプロトコルを紹介します。これらのメソッドは、広く BCR シグナルと免疫シナプス形成^{17,32,33,34,35}を勉強するために雇われている A20 B 細胞ラインを使用して最適化されています。^,36,37,38,39. クリップ 170 商業抗体が免疫染色前の実験のためによく働かなかったので述べる GFP 付けられたクリップ-170 A20 のセル、および同時に可視化するためのプロトコルを汚すで発現3 つの細胞骨格分子や細胞骨格関連タンパク質。NK 細胞免疫シナプスでイメージ アクチン STED 顕微鏡を使用する方法をされている⁴⁰前に説明しました。ここでは、我々 は B 細胞におけるアクチンと微小管細胞骨格のマルチ色超解像画像を取得するこれを拡張します。

超解像顕微鏡検査のための重要な考慮事項は、細胞構造を維持し、蛍光タンパク質への損傷を防ぐのため、適切な固定法を使用しています。固定と染色方法の記載は、GFP 蛍光を保持し、アクチンと微小管ネットワークの高分解能イメージングを提供する最適化されています。蛍光蛋白質を表現するときは、B 細胞は transfect に困難注意必要があります。このプロトコルは、20-50% を使用 A20 のセルは通常 transfected GFP の融合蛋白質を表現、この人口の中で蛋白質の表現のレベル変数。それにもかかわらず、述べるプロシージャを使用して微小管とアクチンの超解像イメージングは非常に堅牢な高品質の画像が容易に得られます。A20 のセルと相対的サイズが小さいにもかかわらずを示すこれらのプロシージャはリポ多糖 (LPS) を簡単に活性化されているプライマリの B 細胞における微小管ネットワークの画像にも使用できます。我々 は主要な B 細胞の LPS 活性化は、(すなわち、イムノブロット タンパク質枯渇を検出できることそのような物)、比較的高い効率で Sirna 発現することができます示されているそれらに B 細胞のいくつかの研究用には良い選択肢を作る¹⁷。