На основе RANKL остеокластов культуры Assay из мыши костного расследовать роль mTORC1 в формировании остеокластов
Summary
Эта рукопись описывает протокол к изоляции и культуры остеокласты в пробирке из костного мозга мыши и для изучения роли млекопитающих/механистический цель rapamycin комплекс 1 в формировании остеокластов.
Abstract
Остеокласты являются уникальные кости resorbing клеток, которые отличают от линии моноцитов/макрофагов костного мозга. Дисфункция остеокластов может привести к серии метаболических заболеваний костей, включая остеопороза. Для разработки фармацевтических целей для профилактики патологических костной потери массы, необходимо понимать механизмы, которыми остеокласты дифференцировать от прекурсоров. Способность изолировать и культуры большое число остеокластов в vitro имеет решающее значение для того, чтобы определить роль конкретных генов в дифференциации остеокластов. Инактивация млекопитающих/механистический цель rapamycin комплекс 1 (TORC1) в остеокластов может уменьшить число остеокластов и увеличения костной массы; Однако основные механизмы требуют дальнейшего изучения. В настоящем исследовании описан RANKL-протокол на основе изолировать и культуры остеокласты из костного мозга мыши и изучить влияние инактивирование mTORC1 на формирование остеокластов. Этот протокол успешно привели в большое количество гигантских остеокласты, обычно в течение одной недели. Удаление Raptor нарушения формирования остеокластов и снизилась активность секреторной тартрата стойкие кислая фосфатаза, означающее что mTORC1 имеет решающее значение для формирования остеокластов.
Introduction
Кости является постоянно меняющейся органом и перестроенный остеобластов и остеокласты на протяжении всей жизни. Остеокласты отвечают для рассасывания минерализованных матрицы и остеобластов синтезировать и выделяют новые костной матрицы1. Баланс между костную резорбцию и формирования костей имеет решающее значение для здоровья костей, включая поддержание костной массы и ответ на стимуляцию и травмы. Если этот баланс нарушается, может возникнуть ряд метаболических заболеваний костей, включая остеопороза и заболеваний пародонта. В этих заболеваний костной массы потери в результате osteoclastic костную резорбцию превышает костей, образующих потенциал остеобластов2,3. Таким образом в целях разработки фармацевтических целей для лечения скелетных расстройств, таких как остеопороз, важно понять поколения и биологии остеокласты4.
Остеокласты уникальный гигантские многоядерные клетки, расположенные на или вблизи поверхности кости и принадлежат к моноцитов/макрофагов семьи1. Ibbotson K. J. и др. сообщил метод для создания остеокластов подобных клеток в пробирке с средой, содержащей 1,25-дигидрокси витамин D35. Выявление макрофагальный колонии стимулирующий фактор (M-CSF) и рецепторов активатор для ядерного фактора κ B лиганда (RANKL) как основные факторы формирования остеокластов резко повысило эффективность osteoclastogenesis в пробирке 1 , 6 , 7. способность культуры остеокласты в vitro улучшилось наше понимание поколения и регулирование остеокластов.
Млекопитающих/механистический цель rapamycin (mTOR) функций в двух структурно и функционально различных комплексов, а именно mTORC1 и mTORC28,9. Два различных белковых комплексов отличаются друг от друга из-за их различных компонентов и ниже по течению субстратов. mTORC1 содержит уникальные регулирования связанных белков mTOR (хищника), а mTORC2 rapamycin нечувствительным компаньон mTOR (Rictor)9. mTORC1 можно интегрировать и передавать важные сигналы регулировать рост клеток, пролиферации и дифференцировки. Недавно мы продемонстрировали, что mTORC1 играет ключевую роль в сети катаболических костную резорбцию путем удаления Raptor для инактивации mTORC1 в остеокласты10. Однако основные механизмы требуют дальнейшего изучения. В настоящем исследовании на основе RANKL osteoclastogenic метод был использован для создания остеокласты из костного мозга, полученных макрофагов (BMMs) одичал типа (WT) и рэпCtsk мышей, а также изучить влияние инактивирование mTORC1 на остеокластов формирование.
Protocol
Representative Results
Discussion
Osteoclastogenic assay является наиболее широко используемый метод, чтобы изолировать и культуры остеокласты в пробирке12,13. Хотя несколько основанных на RANKL остеокластов индукции были описаны13,14,15, настоящее …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы благодарят доктор Minghan Тонг и S. Като за любезно предоставление реагентов и мышей. Мы благодарим членов Цзоу лаборатории для полезных обсуждений. Эта работа частично поддержали грантов из 973 программы из китайского министерства науки и технологии (большинство) [2014CB964704 и 2015CB964503], программы клинических исследований 9 людей больницы, Шанхай Jiao Tong школы медицины университета. Спасибо за помощь Фонда основной клеточной биологии и основной объект для химической биологии, CAS центр передового опыта в области науки для молекулярной клеток, Шанхайский Институт биохимии и клеточной биологии, Китайской академии наук.
Materials
| Raptorfl/fl mice | The Jackson Laboratory | 013188 | |
| Ctsk-cre mice | a gift from S. Kato, University of Tokyo, Tokyo, Japan | ||
| α-MEM | Corning | 10-022-CVR | |
| Glutamine | Gibico | 25030081 | |
| Penicillin streptomycin | Gibico | 15140122 | |
| Fetal calf serum | BioInd | 04-001-1A | |
| Recombinant mouse M-CSF protein | R&D | Q3U4F9 | |
| Recombinant mouse RANKL protein | R&D | Q3TWY5 | |
| RBC lysis buffer | Beyotime | C3702 | |
| Trypan blue | Sigma-Aldrich | 302643 | |
| Acetone | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| Citrate solution | Sigma-Aldrich | 915 | |
| Formaldehyde solution | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| Acid Phosphatase, Leukocyte (TRAP) Kit | Sigma-Aldrich | 387A-1KT | |
| Fast Garnet GBC Base solution | Sigma-Aldrich | 3872 | |
| Sodium Nitrite Solution | Sigma-Aldrich | 914 | |
| Naphthol AS-BI Phosphate Solution | Sigma-Aldrich | 3871 | |
| Acetate solution | Sigma-Aldrich | 3863 | |
| Tartrate solution | Sigma-Aldrich | 3873 | |
| Dulbecco's phosphate-buffered saline | Corning | 21-031-CVR | |
| L-tartaric acid | Sigma-Aldrich | 251380 | |
| Sodium tartrate dibasic dehydrate | Sigma-Aldrich | s4797 | |
| Glycine | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| MgCl2 | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| ZnCl2 | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| NaOH | Shanghai Chemical Co. Ltd. | ||
| Phosphatase substrate | Sigma-Aldrich | P4744 | |
| anti-Raptor | Cell Signaling Technology | 2280 | |
| anti-P-ribosomal protein S6 (S235/236) | Cell Signaling Technology | 2317 | |
| anti-ribosomal protein S6 | Cell Signaling Technology | 2211 | |
| anti-β-actin | Santa Cruz Biotechnology | sc-130300 | |
| 37% formaldehyde | Xilong scientific | ||
| polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane | Bio-Rad | ||
| Western Chemiluminescent HRP Substrate (ECL) | Millipore | 00000367MSDS | |
| IX71 | Olympus | ||
| Envision | Perkin Elmer | ||
| 0.45-mm Syringe | |||
| Scissor | |||
| Mosquito forcep |
References
- Boyle, W. J., Simonet, W. S., Lacey, D. L. Osteoclast differentiation and activation. Nature. 423 (6937), 337-342 (2003).
- Jaenisch, R., Bird, A. Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nature Genetics. 33, 245-254 (2003).
- Feng, X., McDonald, J. M. Disorders of bone remodeling. Annu Rev Pathol. 6, 121-145 (2011).
- Boyce, B. F. Advances in osteoclast biology reveal potential new drug targets and new roles for osteoclasts. J Bone Miner Res. 28 (4), 711-722 (2013).
- Ibbotson, K. J., Roodman, G. D., McManus, L. M., Mundy, G. R. Identification and characterization of osteoclast-like cells and their progenitors in cultures of feline marrow mononuclear cells. J Cell Biol. 99 (2), 471-480 (1984).
- Lacey, D. L., et al. Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation and activation. Cell. 93 (2), 165-176 (1998).
- Wong, B. R., et al. TRANCE is a novel ligand of the tumor necrosis factor receptor family that activates c-Jun N-terminal kinase in T cells. J Biol Chem. 272 (40), 25190-25194 (1997).
- Zoncu, R., Efeyan, A., Sabatini, D. M. mTOR: from growth signal integration to cancer, diabetes and ageing. Nat Rev Mol Cell Biol. 12 (1), 21-35 (2011).
- Bhaskar, P. T., Hay, N. The two TORCs and Akt. Dev Cell. 12 (4), 487-502 (2007).
- Dai, Q., et al. Inactivation of Regulatory-associated Protein of mTOR (Raptor)/Mammalian Target of Rapamycin Complex 1 (mTORC1) Signaling in Osteoclasts Increases Bone Mass by Inhibiting Osteoclast Differentiation in Mice. J Biol Chem. 292 (1), 196-204 (2017).
- Sambrook, J., Fritsch, E. F., Maniatis, T. . Molecular cloning: a laboratory manual. , (1989).
- Weischenfeldt, J., Porse, B. Bone Marrow-Derived Macrophages (BMM): Isolation and Applications. CSH Protoc. 2008, (2008).
- Bradley, E. W., Oursler, M. J. Osteoclast culture and resorption assays. Methods Mol Biol. 455, 19-35 (2008).
- Tevlin, R., et al. Osteoclast derivation from mouse bone marrow. J Vis Exp. (93), e52056 (2014).
- Xing, L., Boyce, B. F. RANKL-based osteoclastogenic assays from murine bone marrow cells. Methods Mol Biol. 1130, 307-313 (2014).
- Hsu, H., et al. Tumor necrosis factor receptor family member RANK mediates osteoclast differentiation and activation induced by osteoprotegerin ligand. Proc Natl Acad Sci U S A. 96 (7), 3540-3545 (1999).
- Underwood, J. C. From where comes the osteoclast?. J Pathol. 144 (4), 225-226 (1984).
- Wein, M. N., et al. Control of bone resorption in mice by Schnurri-3. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (21), 8173-8178 (2012).
